Holka nebo kluk?  
Otázku, jež nám posloužila jako titulek kapitoly, si kladou budoucí matky, které chtějí vědět, jestli mají háčkovat modrý, nebo růžový kabátek, nebo budoucí otcové, kteří zase přemýšlejí o tom, jestli bude jejich ratolest hrát závodně fotbal, nebo cvičit moderní gymnastiku. Je to otázka stará jako lidstvo samo. Zřejmě i pravěké lovce zajímalo, jestli se narodí chlapec, který jednou uchopí oštěp a vydá se na lov, nebo děvče, které vyroste v matku rodící další děti. Osudy celých dynastií a říší stály a padaly s tím, jestli se narodí nový dědic a vladař. Příkladem může být reformátorský faraón Achnaton, který měl se svou manželkou Nefertiijti šest dcer. Legitimního syna se nedočkal a to předznamenalo konec celé jedné dynastie.
Holka nebo kluk

Otázku, jež nám posloužila jako titulek kapitoly, si kladou budoucí matky, které chtějí vědět, jestli mají háčkovat modrý, nebo růžový kabátek, nebo budoucí otcové, kteří zase přemýšlejí o tom, jestli bude jejich ratolest hrát závodně fotbal, nebo cvičit moderní gymnastiku. Je to otázka stará jako lidstvo samo. Zřejmě i pravěké lovce zajímalo, jestli se narodí chlapec, který jednou uchopí oštěp a vydá se na lov, nebo děvče, které vyroste v matku rodící další děti. Osudy celých dynastií a říší stály a padaly s tím, jestli se narodí nový dědic a vladař. Příkladem může být reformátorský faraón Achnaton, který měl se svou manželkou Nefertiijti šest dcer. Legitimního syna se nedočkal a to předznamenalo konec celé jedné dynastie.

On, ona a hermafrodit

Oplození vajíčka spermií je jedním z největších zázraků přírody. Jako ve většině převratných okamžiků, i při oplození něco končí a něco začíná. Splynutím vajíčka a spermie je zahájen život právě počatého jedince. Právě v té chvíli vzniká budoucí myš, velryba nebo člověk. Oplozením je zároveň završena nesmírně dlouhá a komplikovaná příprava pohlavních buněk na tento veledůležitý okamžik.

Spermiím i vajíčkům patří mezi ostatními buňkami těla výsadní postavení. Buňkami svalu, kostí, střevní sliznice nebo nervovými buňkami je vybaven každý příslušník daného živočišného druhu. S pohlavními buňkami je to jinak. V drtivé většině najdeme u živočichů dvě pohlaví. Samice jsou vybaveny jen samičími pohlavními buňkami vajíčky a v těle samců se zase tvoří jen spermie – samčí pohlavní buňky. Ke zplození potomků musí samci a samice spojit své síly.

I v tomto případě nalezneme v přírodě četné výjimky. Někteří živočichové nesou ve svém těle jak samčí, tak i samičí pohlavní buňky. Jsou to takzvaní hermafroditi, kterým propůjčil své jméno hrdina starořeckých mýtů Hermafroditos. Tento neobyčejně krásný mladík se na výpravě po rodné Kárií zatoulal k prameni obývaném nymfou Salmakis. Nymfa se do mladíka na první pohled zamilovala a když Hermafroditos vstoupil do vody, pevně ho objala a zároveň úpěnlivě prosila bohy, aby ji navěky spojili s milovaným mládencem. Bohové její přání splnili a vznikl tak tvor, který byl zároveň mužem i ženou. Byl to hermafrodit. Alespoň tak vysvětluje vznik hermafroditismu starořecká báje.

Hermafroditi se však objevili na Zemi dávno předtím, než si Řekové na Peloponéském poloostrově začali vyprávět své nádherné báje. Hermafrodity najdeme mezi vývojově velice starými organismy, například mezi červy nebo měkkýši. Protože jsou vybaveni oběma druhy pohlavních buněk, mohou hermafroditi plodit potomky sami se sebou, tedy tak, že nechají svá vajíčka oplodnit vlastními spermiemi. Jindy se mohou dva hermafroditi oplodnit navzájem, tím že si spermie vzájemně vymění. Příkladem hermafrodita, s kterým se střetl prakticky každý, je hlemýžď zahradní. Jestliže máme dost trpělivosti a trošku štěstí při pozorování těchto obyvatel luk a zahrad, můžeme je přistihnout při milostném aktu, při kterém si dva hlemýždi vzájemně vyměňují spermie, aby svého partnera oplodnili.

U drobného červíka Caenorhabditis elegans se střetneme s ještě podivnější kombinací, protože tu můžeme vedle hermafroditů nesoucích jak samčí, tak i samičí pohlavní buňky nalézt i skutečné samečky vybavené jen spermiemi. Hermafroditnímu červovi se při rozmnožování nabízejí hned dvě možnosti. Buď zplodí potomky bez cizího přispění, tím že oplodní sám sebe, nebo se zachová jako samice, spáří se samečkem a nechá svá vajíčka oplodnit cizími spermiemi.

V přírodě nacházíme velice vzácně i tvory, kteří se rozmnožují bez pohlavních buněk. Nový jedinec tu tedy nevzniká spojením otcovské a mateřské pohlavní buňky. Na počátku života potomka stojí jen jedna buňka jeho rodiče nebo část rodičova těla, z které se potomek regeneruje. Notoricky známým mistrem v regeneraci částí svého těla, a tudíž i v nepohlavním plození potomků je láčkovec nezmar obecný, o kterém se dočteme snad ve všech učebnicích zoologie. Základem nepohlavního rozmnožování nezmara je pučení, při kterém přímo z těla rodiče vyrůstá tělo potomka. Nezmaři tak mohou vytvořit početné kolonie. Kromě toho jsou nezmaři vybaveni velmi dobře i pro pohlavní rozmnožování. V jejich těle se tvoří vajíčka i samčí pohlavní buňky a jsou to tedy hermafroditi. V tom se nezmaři neliší od dalších tvorů ovládajících nepohlavní rozmnožování. Drtivá většina složitějších pozemských organismů alespoň čas od času plodí potomky pohlavním rozmnožováním.

Zdánlivé výhody nepohlavního rozmnožování

Na první pohled láká na nepohlavním rozmnožování naprostá „soběstačnost“, protože to organismus zvládne sám a nemusí si hledat vhodný „protějšek“. Proto se k nepohlavnímu rozmnožování častěji uchylují organismy, pro které je „seznámení“ krajně nesnadné, například přisedle žijící tvorové, kteří velice řídce osídlující své životní prostředí. Výhodou nepohlavního rozmnožování by měl být i fakt, že při něm rodič předává potomkovi svou kompletní dědičnou informaci, potomek je tedy „jenom jeho“ nebo chcete-li „celý po něm“. V případě pohlavního rozmnožování se na početí potomka podílejí dva organismy – otec a matka – a jejich společný potomek tedy nese jen polovinu dědičné informace každého z rodičů.

Pohlavní rozmnožování je zatíženo „dodatečnými náklady“ reprezentovanými existencí samčího pohlaví. O tom, jak velké břemeno samci představují, se přesvědčíme, když si představíme milionovou populaci pohlavně se rozmnožujících hlemýžďů tvořenou půl milionem samců a půl milionem samic. To je hodně velká populace. Řada živočichů úspěšně přežívá na Zemi v mnohem nižších počtech. K této záplavě pohlavně se rozmnožujících hlemýžďů přidáme jednu jedinou, maličkou nepohlavně se rozmnožující samici.

Předpokládejme pro jednoduchost, že každá samice, ať už se rozmnožuje pohlavně či nepohlavně, může mít jen dva potomky. Nepohlavně se rozmnožující samice přivede na svět dvě dcery, každá z nich přivede na svět další dvě zástupkyně samičího pohlaví a tak dále. Nepohlavně se rozmnožujících hlemýžďů rychle přibývá. Je jasné, že v každé další generaci vzroste počet jejich potomků na dvojnásobek.

Jiný obrázek se nám naskytne při pohledu na pohlavně se rozmnožující samice. Každá z nich přivede na svět s největší pravděpodobností samce a samici. Půl milionu samic tedy přivede na svět čtvrt milionu dcer a čtvrt milionu synů. Dcery přivedou na svět vnučky a vnuky a tak dále. Nepotrvá dlouho a pohlavně se rozmnožující hlemýždi se doslova ztratí v záplavě nepohlavně se rozmnožujících hlemýžďů. Za nějakou dobu nenajdou pohlavně se rozmnožující hlemýždi v nastalé „tlačenici“ svého pohlavního partnera a jejich vyhlídky na zplození potomků se tím drasticky sníží. Po 52 generacích by nepohlavně se rozmnožující hlemýždi zcela vytlačili hlemýždě, kteří se rozmnožují pohlavně.

Šedé jsou všechny teorie a žití strom se věčně zelená. Skutečnost těmto teoretickým předpokladům vůbec neodpovídá. Drtivá většina pozemských organismů se rozmnožuje pohlavně a výhradně nepohlavní rozmnožování je omezeno jen na některé nepočetné skupiny živočichů. Například někteří červi ze skupiny vířníků se zřejmě rozmnožují výhradně nepohlavním způsobem už po desítky milionů let. Podobně spoléhají výhradně na nepohlavní rozmnožování i někteří paraziti, například původce tzv. Chagasovy choroby prvoka Trypanosoma cruzii.

V živočišné říši se střetneme s tvory, kteří se uchylují k nepohlavnímu rozmnožování alespoň v některých životních obdobích. Například mšice přecházejí od pohlavního rozmnožování k nepohlavnímu v době vrcholné vegetace, kdy je pro ně všude doslova prostřený stůl. Potřebují využít této jedinečné příležitosti k tomu, aby zaplavily okolí velkým počtem jedinců. K tomu se hodí nepohlavní rozmnožování mnohem lépe než pohlavní. V těle samičky mšice se začnou z vajíček vyvíjet nové samičky bez toho, že by bylo vajíčko oplozeno. Honba za novými potomky jde tak daleko, že se v těle ještě nenarozené „dcery“ vyvíjejí z neoplozeného vajíčka další samička (tedy „vnučka“). Nepohlavně se množící mšice tak tvoří jakousi živou matrjošku.

Případy organismů, které se rozmnožují výhradně nepohlavním způsobem, jsou však natolik výjimečné, že je významný britský biolog John Maynard–Smith komentoval slovy: „Miliony let bez pohlavního rozmnožování? To je největší skandál v dějinách pozemského života!“

Pohlavní rozmnožování, na první pohled tak zoufale nevýhodné, musí ve skutečnosti skýtat pozemským organismům významnou vývojovou výhodu. Pro výhodnost pohlavního rozmnožování existují v zásadě dvě vysvětlení. První skupina teorií předpokládá, že pohlavně se rozmnožující organismy mohou díky nově vznikajícím kombinacím dědičné informace od dvou rodičů hromadit výhodné dědičné vlohy. Druhá teorie předpokládá, že při pohlavním rozmnožování se mohou organismy naopak zbavit škodlivých dědičných vloh. Třetí tábor odborníků volí kompromis a tvrdí, že se při pohlavním rozmnožování živočichové na jedné straně nevhodných dědičných vloh zbavují a na druhé straně získávají vlohy výhodné.

Útěk před nepřáteli

Podívejme se nejprve na teorií, podle které jsou organismy zplozené pohlavním rozmnožováním vybaveny lepší dědičnou informací než organismy, které přišly na svět nepohlavním rozmnožováním. Ať už se živočichové zrodili jakýmkoli způsobem, je jisté, že svět pro ně není rajskou zahradou. Naopak, všude, za každým stromem, kamenem nebo listem, na ně číhá smrtelné nebezpečí. Zdaleka nejde jen o klasické „vrahy“, tedy dravé živočichy, které biologové označují jako predátory. Ke krvelačným nepřátelům patří i cizopasníci, ať už jde o viry, bakterie, prvoky, červy nebo hmyz.

Čím lépe je živočich geneticky vybaven k tomu, aby svým nepřátelům odolal, tím lepší má vyhlídky. Čím lépe je vybaven predátor nebo cizopasník, aby se dostal své oběti na kobylku, tím lepší vyhlídky na přežití má on sám. Závody ve zbrojení nejsou vynálezem světových velmocí, vedou je už odnepaměti predátoři a cizopasníci se svými obětmi. Oběť si vyvine novou, účinnější metodu obrany a její nepřítel se vzápětí přizpůsobí nově vzniklé situaci tím, že najde proti obraně oběti účinnou protizbraň.

S čím může vytáhnout do boje se svými „vrahy“ nepohlavně se rozmnožující organismus? Pokolení za pokolením dědí potomci od rodičů stále stejné geny, jejich stejnou kombinaci. Ke změnám dochází jen pomalu, v důsledku náhodných změn nebo poškození jednotlivých genů. Především cizopasníci svou oběť v rychlosti rozmnožování snadno překonají. Virus napadající slona se během života hostitele namnoží do astronomických počtů. Má proto dost a dost času i příležitosti, aby se obraně hostitele přizpůsobil a našel její slabé místo. Nepohlavně se rozmnožující, a tudíž z genetického hlediska jen pomalu se měnící organismus, představuje pro jeho soupeře „nehybný“, a proto i poměrně snadný cíl.

A jak je tomu u pohlavně se rozmnožujících organismů? V těle jejich potomka se zkombinuje dědičná informace rodičů do konstelace genů, která může být úplně nová a s níž si přirozený nepřítel neporadí. Nejde tu o zcela nové geny, ale o nový repertoár ze starých dobrých genů, kterými se bránily svým „vrahům“ předchozí generace obětí. Situace tak trochu připomíná obchodníka, do jehož trezoru se noc co noc pokoušejí dostat zloději a pokaždé se jim podaří rozluštit jen část číselného kódu na sejfu. Životní strategie nepohlavně se rozmnožujících organismů (obchodníků) by neumožňovala výrazněji měnit číselný kód sejfu (kombinace příslušných genů). Zloději (tedy přirození nepřátelé, třeba cizopasníci) dříve nebo později odhalí správnou číselnou kombinaci a do trezoru se dostanou (zmůžou svou oběť). Životní strategie pohlavně se rozmnožujících organismů umožňuje „namíchat“ v dědičné informaci potomků novou kombinaci genů a proto můžeme tyto tvory přirovnat k obchodníkovi, který každý den (v každém novém pokolení potomků) mění číselnou kombinaci svého trezoru a nutí tak zloděje, aby začínali noc co noc (s každou novou generací nepřátel) znovu a znovu s jeho luštěním. Je zřejmé, že vyhlídky takového obchodníka na uhájení obsahu trezoru jsou výrazně lepší.

Tak jako stačí obchodníkovi jen změnit stávající kód a nemusí si hned kupovat nový trezor, stačí pohlavně se rozmnožujícím organismům jen určitý sortiment genů chránících před přirozenými nepřáteli. A tak jako se může obchodník klidně vrátit k číselné kombinaci, kterou použil před týdnem, před měsícem nebo před rokem, můžou se pohlavně rozmnožující organismy „vrátit“ ke kombinaci genů některé z minulých generací. Popravdě řečeno, přesně to se děje.

Pokud některá kombinace genů poskytuje pohlavně se rozmnožujícím organismům lepší ochranu před přirozenými nepřáteli, pak se budou nositelé této kombinace v populaci šířit. Nositelé jiných kombinací se dostanou do menšiny a ti, kteří nosí většinovou kombinaci, se stanou natolik běžnými, že se jim jejich nepřátelé nakonec přece jen dostanou na kobylku a začnou jejich stavy decimovat. Takto uzpůsobení „vrazi“ však nebudou dost dobře překonávat obranu nositelů menšinových kombinací. Tak se dostanou o výhody právě tito nositelé „exotických“ kombinací genů a začnou v populaci převládat. Nositele původně dominantní kombinace čeká ústup z výsluní. Je zřejmé, že tento ústup je jen dočasný, protože s postupem doby se jejich stále vzácnější genetická kombinace stane tou pravou pro odolávání útoku nepřátel.

Pohlavně se rozmnožující organismy nejsou z genetického hlediska „nehybným terčem“ jako organismy, které se rozmnožují nepohlavně. Naopak, pohlavně se rozmnožují tvorové se snaží svým nepřátelům geneticky utéct. Po určitém počtu „geneticky prchajících“ generací se ale „uprchlíci“ opět vracejí k původním kombinacím genů a tak vlastně prchají v uzavřené kruhu s nepřáteli „v patách“. Biologům tato situace připomíná výjev z knihy Lewise Carrolla „Za zrcadlem a co tam Alenka našla“. Vystupuje v ní Červená královna, která běží ze všech sil, ale nikdy nikam nedoběhne. Na Alenčinu námitku, že po tak usilovném běhu by se měla přece jen dostat někam jinam, Červená královna odpovídá: „Nu, zde, jak vidíte, potřebujete běžet, kolik dovedete, abyste zůstala na místě. Chcete-li se dostat někam jinam, musíte utíkat aspoň dvakrát tak rychle!“[1] Teorie vysvětlující výhody pohlavního rozmnožování genetickým „úprkem“ před přirozenými nepřáteli je proto někdy označována jako teorie Červené královny. Také pohlavně se rozmnožující organismy totiž „utíkají ze všech sil“, a přitom nemají šanci svým nepřátelům definitivně uprchnout. Udržují si jen mírný náskok a vzhledem ke svým trapičům se vlastně jen „udržují na jednom místě“.

Teorii Červené královny se zdá potvrzovat život sladkovodního plže druhu Potamopyrgus antipodarum. Ten obývá novozélandská jezera a je schopen jak pohlavního tak i nepohlavního rozmnožování. V některých oblastech je novozélandský „vodní šnek“ vystaven masovým nájezdům cizopasných červů ze skupiny motolic. A právě tam, kde je ohrožení motolicemi nejvyšší, převládá mezi šneky pohlavní rozmnožování. V místech, kde jsou před motolicemi v relativním bezpečí, se šneci množí nepohlavně.

Tvorba nových kombinací genů, jež dají dohromady dva pohlavně se rozmnožující rodiče, není výsledkem náhody a její aktéři ji mají do určité míry pod kontrolou. Mohou si totiž za pohlavní partnery vybírat ty jedince, o nichž mají dobrý důvod se domnívat, že předají potomkům „dobré“ geny. Na jedné straně jsou tvrdému výběru podrobeni samci. U mnoha druhů se utkávají potenciální kandidáti otcovství v nesmiřitelných soubojích. Někdy jsou to přímé agresivní střety, z nichž vychází jako vítěz nezdatnější samec. To je dobře známý příklad jelenů, kteří během říje procházejí přímou konfrontací fyzických sil. U jiných druhů má soupeření podstatně jemnější průběh. Vítěz svého protivníka neporáží v přímém fyzickém konfliktu. Soupeření spíše připomíná soutěž, v níž samičky vystupují v roli rozhodčích udělujících místo známek a bodů svou přízeň.

Například ptačí zpěv je formou zvukového zápasu o teritorium i přízeň samičky. Je to právě ona, kdo si z houfu nápadníků zvolí budoucího otce svých potomků a tím provede i vyhlášení vítězů celého klání. Samičky pěvců mohou podle kvality zpěvu velmi dobře určit zdatnost samečků. Čím bohatší pěvecký rejstřík sameček zvládá, v tím lepší kondici vyrůstal a tím lépe se mu utvářel mozek zodpovědný za zvládnutí náročných nápěvů. Tyto kvality se projeví i ve všedním životě – zdatný sameček dokáže uhájit svůj revír před vetřelci, najít vhodné místo pro stavbu hnízda a nashánět dostatek potravy pro mláďata. Podobně dávají přednost žabí samičky žabákům s hlubším hlasem, protože ten prozrazuje, že samec je větší a silnější než jeho sokové.

Někdy nabývá honba za zalíbením samičkám absurdních forem. Samičky pávů dávají přednost samečkům s dokonale rostlým a pestře zbarveným „ocasem“ (ve skutečnosti je paví „ocas“ tvořen dlouhými pery křídelních krovek). Samci ocas zjevně překáží. Právě proto je neklamným svědectvím jeho kvalit. Samec, který obstojí v boji o přežití i s takovou obtěžující okrasou, musí být skutečně dobrý.

V některých případech zůstávali zoologové nad vkusem samiček v rozpacích. Samičky rybek paví očko si vybírají samečky podle nápadného oranžového zbarvení. Mohlo by se zdát, že oranžová barva je pro všední život stejnou „zátěží“ jako neskladný paví ocas. Výsledky pozorování života pavích oček v potocích na karibském ostrově Trinidad nejprve naznačovala něco úplně jiného.

Bioložka Helen Roddová z torontské univerzity seděla na břehu tůňky uprostřed trinidadského pralesa a sledovala v průzračné vodě námluvy divokých pavích oček. Samečci z volné přírody nejsou takoví parádníci jako vyšlechtěná paví očka, které chovají akvaristé ve svých nádržích. Přesto jsou pro samičku samečci neodolatelní fešáci. Přitahuje ji především jejich sytě oranžové bříško. Čím sytější barva, tím za většího fešáka sameček mezi samičkami platí. Při námluvách dává sameček své přednosti na odiv nadmíru okatě. Věnuje se předvádění skutečně ze všech sil. Úchvatná podívaná na rybí námluvy skončila pro Helen Roddovou ve chvíli, kdy do tůňky padla malá oranžová bobulka ze stromu sklánějícího svou korunu nad potokem. To byla jediná věc, která dokázala samečka vytrhnout z jeho nepřetržitého předvádění.

Roddová se spolu se svými kolegy rozhodla prověřit slabost pavích pro oranžovou barvu pokusem. Vědci nořili do vod potoka malé plastikové terčíky různých barev a sledovali, kolikrát si gupky do kterého „ďobnou“. Oranžová vyhrála na celé čáře. Stejnou slabost pro oranžovou barvu měly překvapivě i rybky z nevelké populace trinidadských pavích oček, které si nevybírají samečky podle oranžového bříška. Vědci zopakovali pokus i v laboratorních podmínkách s potomstvem rybek odchycených v trinidadských vodách. Opět se stejným výsledkem. Nebylo nad oranžovou.

„Všechny gupky bez ohledu na stáří či pohlaví dávají přednost oranžové barvě,“ shrnula výsledky pozorování Helen Roddová. „Důvod této preference tkví v tom, že rybky mají v mozku „natvrdo“ zakódovanou slabost pro oranžové ovoce.“

To bylo jistě zajímavé zjištění, i když Helen Roddová přiznává, že na ni zapůsobilo poněkud depresivně. Opravdu jsou samičky gupek tak hloupé, že si vybírají samečky podle toho, jak moc jim barvou připomínají oblíbenou potravu? Další výzkum odhalil, že samičky gupek mají pro svou slabost k oranžově vybarveným samečkům velmi dobrý důvod. Oranžové plody jsou bohaté na beta karoten, z kterého v organismu vzniká vitamin A. Čím více oranžových plodů stihne sameček v boji o nejlepší sousta spolykat, tím jasnější je jeho oranžové bříško a tím vyšší hladiny vitaminu A má v krvi. Vitamin A přitom sehrává významnou roli ve fungování imunitního systému. Oranžovější sameček je odolnější vůči chorobám, a tudíž i zdravější.

Slabost samiček pro sytě oranžově vybarvené samičky má tedy racionální jádro. Dokonale vybarvený sameček snadno upoutá pozornost samičky, protože barvou připomíná důležitou součást potravy rybek. Zároveň tak podává samičce celkem nefalšovaný signál o vlastní kondici a zdraví. To je pro samičku důležitá informace. Třením s nakaženým samečkem by riskovala infekci. Sameček svým výrazným vybarvením zároveň prokazuje schopnost zajistit si v konkurenci ostatních ryb tolik žádaný zdroj beta karotenu. Preference samečků nesoucích určitý znak (v tomto případě sytě oranžové zbarvení) tedy není výsledkem pouhého rozmaru samiček, ale je důsledkem působení nesmlouvavých přírodních sil.

Pryč s poškozenými geny

Hlavní námitku odpůrců teorie, která přisuzuje převahu pohlavního rozmnožování genetickému „úprku“ před predátory a cizopasníky, lze shrnout do věty: „Cizopasníky trpí jen někdo, ale nebezpečná poškození dědičné informace postihuje každého!“ Proto dávají zastánci konkurenční teorie přednost názoru, že pohlavní rozmnožování umožňuje organismům zbavit se nebezpečných genetických zmetků.

Stejně jako většina věcí v našem světě, ani dědičná informace není „nerozbitná“. Tu a tam se vloudí nějaká chyba, něco se  poškodí a gen, který doposud bezvadně fungoval a svědomitě plnil své úkoly v organismu, (například zajišťoval výrobu bílkoviny nezbytné pro dokonalou práci svalů) najednou selže. Určitou pojistkou proti takové genetické „nehodě“ je „náhradní“ gen. Většina organismů má ve své dědičné informaci dva „výtisky“ každého genu. Pohlavně se rozmnožující organismy dědí jeden „výtisk“ genu od otce a jeden od matky. Když se poškodí jeden „výtisk“, existuje tu určitá šance, že druhý „výtisk“ stačí k zajištění všeho potřebného, například se podle jeho instrukce vyrobí dostatek bílkoviny pro práci svalů. Postižený tvor tedy přežije, ale v jeho dědičné informaci se nachází jeden gen – zmetek. Jak s ním organismus naloží?

Jestliže se rozmnožuje nepohlavně, pak předá poškozený gen všem svým potomkům a ti jej budou zase předávat dál. Jako Damoklův meč visí nad nepohlavně se rozmnožujícími organismy hrozba, že se jednou „porouchá“ i druhý, dosud nenarušený gen. Potomek, který zdědí dvojici poškozených genů, zemře, protože nebude mít dostatečně výkonné svaly. Nepohlavně se rozmnožující organismy mohou ve své dědičné informaci z pokolení na pokolení jen hromadit poškozené geny a nemají prakticky šanci se těchto nebezpečných genů zbavit. Jednou na ně dojde, i kdyby měly v zásobě pět nebo deset „rezervních“ genů. Nakonec se jim zákonitě „poláme“ i ten poslední gen, který byl ještě v pořádku.

Podívejme se, jaké rošády mohou s poškozenými a nepoškozenými geny provádět pohlavně se rozmnožující organismy. Představme si pro jednoduchost matku i otce, kteří nesou ve své dědičné informaci shodně po jednom zdravém a jednom poškozeném genu, a představme si, že spolu zplodí potomky. Ti mohou dědit zdravé a poškozené geny ve čtyřech různých kombinacích. Potomek může od obou rodičů zdědit poškozený gen a zemře, protože mu nebudou dostatečně výkonně pracovat svaly. Další potomci mohou zdědit od otce zdravý gen a od matky poškozený gen nebo naopak zdědí otcův poškozený gen a matčin zdravý gen. V obou případech je výsledek stejný. V dědičné informaci potomka se sejde jak zdravý tak i poškozený gen a tento tvor je na tom stejně dobře (nebo stejně špatně – to je otázka pohledu) jako jeho rodiče. On sám žije, avšak jeho potomci jsou ohroženi tím, že jim rodič může předat poškozený gen. Nejzajímavější je čtvrtá kombinace genů, kdy potomek zdědí od matky i otce jejich nepoškozený gen. Tento tvor zdědil jen nepoškozené geny a jeho prostřednictvím se živočichové poškozených genů zase zbavili. To je situace, která nemůže při nepohlavním rozmnožování nastat.

Je to ale dostatečně velká výhoda, aby vyvážila všechny komplikace spojené s pohlavním rozmnožováním? To záleží na tom, jak často dochází k fatálním poškozením genů. Kdyby každá generace živočichů utrpěla alespoň jednu takovou genetickou nehodu, asi by jí stály obtíže pohlavního rozmnožování za to. Jak časté jsou „havárie“ genů? Podle některých vědců odborníci postihne člověka postihne v každé generaci šest takových genetických karambolů, jiní odhadují, že zásadní poškození genů nejen u lidí ale i u jiných organismů je mnohem a mnohem vzácnější, dokonce tak vzácné, že to nestačí ke zdůvodnění pohlavního rozmnožování.

Krátký historický exkurz

Dříve než věda odpovídaly lidem na všetečnou otázku „holka či kluk“ mýty. Ty začínaly doslova „od Adama“, tedy vysvětlením vzniku dvou pohlaví. Podle knihy Genesis ve Starém zákoně vytvořil bůh první ženu Evu z žebra prvního stvořeného muže Adama. Řada badatelů se domnívá, že překlad z hebrejštiny není přesný a slovo „zela“, které bývá překládáno jako „žebro“, má také význam „strana“ nebo „bok“. Znamená to, že Eva byla před svým oddělením od Adamova těla nedílnou součástí organismu prvního muže. Vzpomeneme-li na to, co jsme si říkali o tvorech, kteří obsahují ve svém těle jak samičí, tak i samčí pohlavní buňky, pak zjistíme, že Bůh stvořil Adama jako hermafrodita. Na všetečnou otázku, jak by se asi Adam rozmnožoval, kdyby Bůh nestvořil Evu, je lehká odpověď. Adam by oplodňoval vlastní vajíčka vlastními spermiemi. Bůh však došel k závěru, že by Adam neměl být sám, a proto z jeho hermafroditního organismu ženskou část oddělil. Představa o hermafroditních lidech, které teprve bohové rozdělili na zástupce dvou různých pohlaví, je v mytologii hojně rozšířená. Objevuje se například v díle starořeckého dramatika Aristofana (445 – 386 př. n. l.). Ani Aristofanova, ani další evropské starověké verze však zjevně nejsou původní; představují jen novější zpracování podstatně starších orientálních mýtů Mezopotámie, Indie a Persie.

Staří Řekové se vážně zabývali i otázkou, co určí pohlaví konkrétného tvora. Podle nich určovalo vývoj daného pohlaví buď „teplo“, nebo „strana“. Vycházeli přitom z představy, že ženy jsou podřízeny mužům a že tato zásada platí obecně i pro zástupce samčího a samičího pohlaví ve zvířecí říši. Velmi názorně shrnul tuto představu řecký lékař Galenos (120 – 200 n. l.).

„Tak jako je člověk nejdokonalejším ze všech tvorů, je muž dokonalejší než žena, a to proto, že má nadbytek tepla, neboť teplo je nejdůležitějším nástrojem přírody. Ti tvorové, kteří mají tepla méně, jsou uspořádáni méně dokonale, a tak není divu, že jsou samice méně dokonalé než samci, protože jsou chladnější než samci,“ tvrdil.

Za prvního propagátora tohoto tvrzení je považován Empedokles (žil přibližně v letech 490 – 430 př. n. l.), jemuž je také přisuzováno autorství názoru, že organismy jsou tvořeny čtyřmi základními prvky – ohněm, vodou, vzduchem a zemí. Na Empedokla navázal Aristoteles (384 – 322 př. n. l.). Ten zastával názor, že samci mají nadbytek ohně, zatímco v organismu samic převládá voda. Podle něj umožňuje nadbytek ohně v těle samcům produkovat sperma, zatímco nadbytek vody v těle samic se projeví výtokem krve při menstruaci. Aristoteles předpokládal, že krev ženy „nedovařená“ nedostatkem ohně tvoří základ pro vznik zárodku. Samotný vznik zárodku podle něj zajišťovalo teprve sperma – dodávalo zárodku pohyb a tvar, stejně jako dává tesař tvar opracovávanému dřevu.

Z přesvědčení o nadřazenosti samčího pohlaví nad pohlavím samičím vyplynuly představy o „stranovém“ určení pohlaví. Většina lidí je pravorukých a pravá ruka u nich dominuje nad levou. Proto byla pravá strana přisouzena samcům a levá samicím. Podle Parmenida ( 540 – 470 př. n. l.) se samci rodí ze zárodků, které se uchytí na pravé straně dělohy, zatímco samice vznikají ze zárodků uchycených na levé straně. Anaxagoras (nar. asi 500 př. n. l.) byl rovněž přesvědčen o „pravostrannosti“ samců. Podle něj určoval pohlaví potomků otec. Samce plodil spermatem z pravého varlete a samice z levého.Můžeme se Anaxagorově představě smát, ale v životě se střetáváme s jevem, který možná tohoto Řeka inspiroval. Při poruše vývoje pohlavních žláz se může u člověka na jedné straně vyvinout vaječník, zatímco z druhé pohlavní žlázy vznikne varle. Vzniká tak hermafrodit a na něm je pozoruhodné to, že se vaječník vyvíjí na levé straně a varle na pravé. Tento fenomén je zřejmě vyvolán mírně odlišným vývojem pravé a levé pohlavní žlázy. Drobný rozdíl, který se při normálním vývoji pohlaví neprojeví, se manifestuje teprve při nenormálních podmínkách narušeného vývoje pohlavních žláz. Můžeme se jen dohadovat, jestli Anaxagoras znal případ takového hermafrodita. Pokud ano, pak z něj vyvodil špatný závěr.

Aristoteles se pokoušel vyvrátit Parmenidovu i Anaxogorovu „stranovou“ teorii rozumnou argumentací opírající se o přímé pozorování. Zjistil, že na jedné straně dělohy se mohou vyvíjet jak samčí tak i samičí plody, a znal muže, kteří při zranění přišli o jedno varle, a přesto plodili jak dcery tak i syny. „Stranová teorie“ měla tuhý kořínek a přežívala až do středověku. Někteří velmoži se nechávali pod vlivem této mylné myšlenky jednostranně kastrovat, aby přiváděli na svět jen potomstvo žádaného pohlaví, především pak syny, kteří by zajistili kontinuitu rodové linie po meči.

SRY, gen pro tvorbu varlat

Dnes víme, že o pohlaví člověka a dalších savců se rozhoduje na samém počátku jeho existence, v okamžiku, kdy spolu splynou pohlavní buňky jeho rodičů. Tím, že se geny otce obsažené ve spermii dostanou ke genům matky obsaženým ve vajíčku, je určena genetická identita vzniklého jedince a tím i jeho pohlaví. Jak jsme si už vysvětlili, každá buňka nese genetickou informaci uloženou v chromozomech. Jejich počet je druhově specifický. Připomeňme si, že lidské buňky obsahují 46 chromozomů. Tuto chromozómovou výbavu tvoří 22 párů autozomů a jedna dvojice pohlavních chromozomů. Samice savců mají ve svých buňkách pár totožných pohlavních chromozomů označovaných jako chromozom X. Samci mají dva různé pohlavní chromozomy, jeden shodný se samičím chromozomem X, druhý specificky samčí označovaný jako chromozom Y. Konfigurace pohlavních chromozomů samice je tedy XX, u samce XY. Je to právě přítomnost chromozomu Y, která předurčuje vývoj zárodku v samce. Na příkladech Turnerova nebo Klinefelterova syndromu jsme si už ukázali, že pohlavní chromozomy můžou v buňkách čas od času nabývat odlišných konfigurací. K poznání role chromozomů při určování pohlaví nejvíce přispěly vzácné případy u myší i lidí, kterým chyběl jeden z pohlavních chromozomů. Bylo-li v buňkách organismu jen po jednom chromozomu X (jako je tomu při Turnerově syndromu), vyvíjel se tento tvor v samici. Naopak chromozom Y stačil na předurčení vývoje zárodku v samce i bez doprovodu chromozomu X. Tato zjištění postavila před vývojové biology otázku, na niž hledaly odpověď celé týmy po několik desetiletí. Co je příčinou vzniku varlat ve vyvíjejícím se samčím zárodku?

Nikdo nepochyboval o tom, že patřičný gen nebo geny je nutno hledat na samčím chromozomu Y. Jenže chromozom je z hlediska molekulární genetiky rozlehlým územím, na němž se nacházejí stovky genů. Na chromozomu Y se jich nachází více než 200. Záchytný bod při hledání jehly v kupce sena poskytly genetikům poruchy určení pohlaví, s nimiž se vzácně střetáváme u lidí. Čas od času se lékaři setkávají s ženami, které mají ve svých buňkách pohlavní chromozomy X a Y, a naopak s muži, kteří mají ve svých buňkách jen dvojici chromozomů X. V prvním případě zřejmě z chromozomu Y zmizel gen předurčující vývoj pohlavních žláz ve varlata, v druhém případě se část chromozomu Y s tímto genem naopak „zatoulala“ na chromozom X. V dobách, kdy byly znalosti o určení pohlaví ještě v plenkách, zavdávaly tyto výjimečné případy dokonce příčinu k osobním tragédiím. Stávalo se, že některé vrcholové sportovkyně byly vyloučeny ze soutěže nebo jim byly odebrány tituly a rekordy jen proto, že se v jejich buňkách při laboratorních testech našel mužský chromozom Y. Tyto ženy byly označeny za „genetické muže“ a nesměly se dále zúčastňovat ženských sportovních klání. Přitom jim chybělo právě to, co činí muže mužem – gen pro vývoj varlat.

Když začal hon na gen pro vývoj varlat, nemuseli díky těmto „výjimkám z pravidla“ vědci prohledávat celý chromozom Y. Soustředili se na ty jeho úseky, které chyběly u žen s konfigurací pohlavních chromozomů XY a které se naopak objevily u mužů s chromozomy XX. V roce 1990 uvázl v rozhozených sítích genetických analýz gen, pro nějž se ujalo označení SRY, pocházející z anglického „sex–determining region, Y chromosome“ čili „pohlaví určující oblast chromozomu Y“. Podobný gen –jménem Sry – byl nalezen i u myší. Velice přesvědčivý důkaz o tom, že gen SRY (či Sry) skutečně kóduje informaci pro vznik varlat, přinesl elegantní experiment týmu Petera Goodfelowa z univerzity v Cambridgi. Britští vědci tento gen izolovali a přenesli jej metodami genového inženýrství do myšího zárodku samičího pohlaví. Narodila se z něj myška se všemi samčími pohlavními orgány včetně varlat navzdory tomu, že měla ve svých buňkách jen samičí pohlavní chromozomy v konfiguraci XX .

Jedna otázka byla tedy zodpovězena. Nabízely se hned další. Jak zajišťuje gen SRY vznik varlat? Vědci se nejprve podívali na protein kódovaný genem SRY. Brzy si všimli, že protein je uzpůsoben tak, aby se mohl vázat na molekulu kyselinu deoxyribonukleovou (DNA). Proteinů schopných vazby na DNA je přírodě velké množství. Produkt genu SRY by mohl patřit do skupiny transkripčních faktorů, tedy molekul, které svou vazbou na DNA spustí funkci určitého genu. Ani to vědcům nestačilo. Za všechny to vyjádřil britský biolog Robin Lowell–Badge slovy: „Teď už tak nějak víme, jak SRY pracuje. Největší otázkou současnosti je charakter struktury, na kterou působí.“

V centru pozornosti vědců se ocitl hormon produkovaný samčími pohlavními žlázami, tedy varlaty, bezprostředně po jejich vzniku. Pod vlivem hormonu zaniká u samců ta část pohlavních orgánů, z nichž v samičím zárodku vzniká děloha a vejcovody. Je docela možné, že za spuštěním syntézy „protisamičího“ hormonu stojí protein SRY. Všechny regulační mechanismy určující vývoj pohlavních orgánů se zřejmě nesbíhají u molekuly SRY. Z žen s pohlavními chromozomy X a Y vykazuje jen čtvrtina ztrátu genu SRY na chromozomu Y. U tří čtvrtin nastala chyba ve vývoji pohlavních orgánů z jiných důvodů. Mezinárodní tým vedený italskou bioložkou Giovannou Camerinovou zkoumal geny žen s pohlavními chromozomy XY a zjistil, že na jejich chromozomu Y se nachází gen, který je za normálních okolností jen na chromozomu X. Tento gen nese označení DAX–1 a jeho objev znamenal významný zvrat v představách o vývoji pohlavních orgánů.

Dlouho se zdálo, že vývoj samičích pohlavních orgánů je víceméně spontánní. Tým vedený Camerinovou dokázal, že vývoj samičích pohlavních žláz je podřízen genu DAX–1. Pro vývoj pohlavních žláz je určující dávka tohoto genu. U samců s konfigurací pohlavních chromozomů XY je přítomen v každé buňce jen jeden gen DAX–1. V buňkách samic jsou přítomny vždy dva geny DAX–1, každá na jednom chromozomu X. A je to zřejmě efekt dvojice genů DAX–1, která přehodí výhybku vývoje pohlavních žláz směrem k samičím žlázám, k vaječníkům. Když se gen DAX–1 „zatoulá“ na chromozom Y, je dvojice genů DAX–1 schopna překonat účinek genu SRY. V celé záležitosti panuje stále celá řada nejasností, protože jak jsme si už řekli, myší samičky, které na svých chromozomech X nesou dvojici genů DAX–1, se po vpravení genu Sry vyvíjely jako samci.

Pohlaví plazů určuje teplota

Určení pohlaví řady obratlovců se geny neřídí. Jako velmi názorný příklad nám mohou posloužit někteří plazi. U velkého počtu plazích druhů je pohlaví určováno teplotou během embryonálního vývoje jednotlivce. Z vajíček plazů se v závislosti na teplotě, v níž jsou inkubována, líhnou buď jen samice, nebo jenom samci. Rozdíl mezi „samčími“ a „samičími“ teplotami není nijak velký a nepřesahuje 5 – 7  oC. Na přechodu mezi nimi se nachází poměrně úzké teplotní rozmezí, obvykle nepřesahující 1 oC, při němž je poměr pohlaví mláďat vyrovnán do poměru 1:1. V odborné literatuře se tento fenomén obvykle skrývá za zkratkou TDS (pochází z anglického „temperature determined sex“ čili pohlaví určené teplotou). Připomeneme-li si představy starých Řeků o určení pohlaví, pak si jistě vybavíme Empedoklovy a Aristotelovy teorie o samcích jako o pohlaví nadbytkem tepla a o samicích, jež teplo postrádají. Neznamená to, že by oba Řekové měli tušení o určení pohlaví plazů teplotou. Spíše to ukazuje, že si lidé jen stěží dokážou vymyslet něco, co by příroda ve své mnohotvárnosti neuměla zrealizovat.

Teoreticky existují tři typy teplotní regulace pohlaví u plazů. Za základní a vývojově nejstarší považují biologové většinou systém regulace označovaný jako FMF. Zkratka byla odvozena z anglických názvů pro pohlaví – M jako „male“ čili „samec“ a F jako „female“ čili „samice“. Při regulaci typu FMF se při nízkých teplotách líhnou z vajíček pouze samičky. S narůstající inkubační teplotou podíl samiček klesá ve prospěch samečků a při určité teplotě se líhnou z vajíček výhradně samečkové. Další zvyšování inkubační teploty vede k poklesu podílu samečků ve prospěch samiček, které pak při určité teplotě opět zcela převládnou. Tento typ teplotní regulace pohlaví byl zjištěn u krokodýlů, gaviálů, některých želv a některých ještěrek, například gekonů.

Vedle regulace typu FMF existuje i typ MF; tady se při nižších teplotách líhnou z vajíček převážně samci a při vyšších teplot naopak samičky. I v tomto případě existuje určitá „přechodná“ teplota, při níž se z vajíček líhnou jak samci, tak i samice. Takto je regulováno pohlaví u některých želv. Teoreticky by mohl existovat i třetí typ teplotní regulace pohlaví – FM, při němž dávají inkubace vajíček při nízké teplotě vzniknout většinou samičkám a vyšší teploty samcům. Tento typ regulace pohlaví byl původně popsán u některých ještěrek a aligátorů. Následně se však ukázalo, že další zvyšování inkubačních teplot vede k poklesu podílu samců líhnoucích se z vajíček a nárůstu podílu vylíhlých samiček. Teplotní regulace pohlaví typu FM se tedy ukázala být jen částečně odhalenou regulací typu FMF. Alespoň u aligátorů a ještěrek z rodu Eublepharis známých pod českým názvem gekončíci. Posledním známým příkladem plaza s teplotní regulací pohlaví typu FM zůstávala ještěrka agama. Výzkum regulace pohlaví u agam nevydal rozhodně všechna svá tajemství a většina badatelů se domnívá, že i u agamy funguje regulace pohlaví typu FMF.

Je třeba zdůraznit, že celá řada plazů má pohlaví určeno geneticky. Například u hadů se zatím nepodařilo zjistit druh, který by měl pohlaví určované teplotou. I v případě teplotní regulace vývoje pohlaví se vědci ptají, proč se u některých plazů vyvinula a jakými mechanismy se uplatňuje. Důvod teplotní regulace pohlaví u plazů není vůbec jasný. Existuje řada teorií, pro něž většinou chybějí solidní důkazy. Podle některých biologů skýtá vývoj zárodku určitého pohlaví při určité teplotě jedinci významné výhody během dalšího života. Mláďata americké sladkovodní želvy kajmanky dravé narozená po inkubaci zajišťující vývoj jen samčích nebo jen samičích mláďat přežijí kritická období prvního roku života snáze než mláďata, která se vylíhla po inkubaci při teplotách umožňujících vylíhnutí jak samečků, tak samiček. Zdá se, že mláďata vylíhlá při krajních teplotách zvýhodňuje to, že dovedou rychleji plavat a na souši naopak setrvávají v klidu a neupozorňují tak na sebe přirozené nepřátele. Je docela možné, že teplotní regulace pohlaví je pro plazy výhodná proto, že jim umožňuje posun v poměru samců a samic v populaci volně žijících zvířat. Ve prospěch této teorie svědčí skutečnost, že mezi čerstvě vylíhlými mláďaty kajmanky lze v přírodě nalézt převahu samiček.

Podle některých paleontologů měli i dinosauři pohlaví regulováno teplotním režimem při inkubaci vajec. Vědci se stále ještě neshodli na tom, zda srážka Země s kosmickým tělesem, která dinosaury s největší pravděpodobností vyhubila, způsobila vzestup, nebo naopak pokles teplot na Zemi. Z hlediska teplotní regulace pohlaví dinosaurů to bylo celkem jedno, protože změna teplot posunula poměr pohlaví mezi nově vylíhlými dinosaury. Populace dinosaurů postrádající samce nebo samice se dostala do nerovnováhy. Spolu s dalšími faktory to mohlo vyústit v zánik dinosaurů. Tato teorie má řadu slabin. Nevysvětluje například, proč výkyvy teploty přežili třeba krokodýli, u nichž je vývoj pohlaví striktně regulován teplotou při inkubaci vajec.            

Je zajímavé, že teplotní určení pohlaví se objevuje i u živorodých plazů. U ještěrky druhu Eulamprus tympánům, obývající vrcholky australských hor, se oplozená vajíčka vyvíjejí v těle matky a ta může přivést na svět jedno až pět mláďat. Samička, která je i s vajíčky vyvíjejícími se v jejím těle vystavena teplotách kolem 20 °C, porodí dcery a syny ve vyrovnaném poměru. Je-li samička vystavena vyšším teplotám stoupá mezi potomky podíl samečků. Matky, které stráví březost ve skleníkové teplotě 32 °C, přivádějí na svět výhradně syny. K čemu je jim to dobré? Synové se v těle matky vyvíjejí rychleji. Vydatným sluněním může proto ještěrka zkrátit dobu, po kterou se mláďata v jejím těle vyvíjejí. Je možné, že k tomuto kroku přistoupí ve chvíli, kdy na horách zavládnou nepříznivé podmínky a kdy je delší nošení mláďat pro matku neúnosnou zátěží. Ještěrky jsou zřejmě také schopny ovlivnit poměr pohlaví v populaci. Samičky žijící ve velkých skupinách vyhledávají během vývoje vajíček v jejich těle výsluní a v jejich potomstvu pak převládají synové. Starostlivé matky se tak zřejmě snaží uvést poměr pohlaví v populaci zpět do rovnováhy.

Existence na teplotě závislého určení pohlaví u plazů nás staví před otázku, jak se tito živočichové vyrovnají s nezadržitelně postupujícím globálním oteplením. Jen málokdo už dnes pochybuje o tom, že se pozemské klima nezadržitelně ohřívá. Podle odhadů některých klimatologů stoupne do roku 2 100 teplota zemské atmosféry o 4 oC. A s takovým teplotním skokem se mnozí plazi dokážou jen těžko vyrovnat. Australská živorodá ještěrka už dnes žije jen ve vrcholových partiích hor. Jestliže se tu výrazněji oteplí, bude jen těžko hledat chladnější místa, kde by si udržela naději na vyrovná poměr pohlaví potomků. Mezi mláďaty začnou převládat samečci a to může ještěrku přivést na pokraj záhuby. Stejně mohou být ohroženi i plazi, kteří mají zdánlivě velmi široký manévrovací prostor. U želv stačí k naprostému zvratu v poměru pohlaví často změna teploty o pouhé 2 °C. Teoreticky by želvy sice mohly vyhledat pro kladení vajec chladnější oblasti. To lze ale jen stěží očekávat. Dokonale vyvinutý orientační smysl přivádí generace želv snášet vejce přesně do těch míst, kde samy přišly na svět. Naděje, že by dokázaly svá hnízdiště přemístit, je tudíž skoro nulová. Bohužel projekty, které si kladou za cíl záchranu ohrožených želvích druhů, neberou vždy v úvahu závislost pohlaví vylíhlých želv na teplotě, při níž jsou inkubována vejce. Tak bylo zjištěno, že mezi mláďaty mořské želvy karety obrovské vylíhlými v umělé líhni obvykle převažují samečci. To může mít velmi nepříznivé důsledky.

O mechanismu, jakým se uplatňuje teplotní regulace vývoje pohlaví u plazů se můžeme zatím jenom dohadovat. Možná jsou při různých teplotách uváděny do činnosti různé geny, při nižších teplotách třeba geny určující u zárodku vývoj samičích pohlavních orgánů, při vyšších teplotách pak geny určující vývoj samčích pohlavních orgánů. Stejně pravděpodobná je teorie, že se při určité teplotě zabrzdí geny potřebné pro vývoj pohlavních orgánů. Má smysl uvažovat i o kombinaci obou mechanismů, kdy jsou některé geny spuštěny a jiné zase naopak brzděny. Charakter těchto genů představuje rovněž velkou neznámou.

Řada odborníků soudí, že by mohlo jít o geny, které se podílejí na produkci pohlavních hormonů ze skupiny steroidů. Při experimentech v laboratořích se totiž ukázalo, že podávání hormonů nebo ovlivňování jejich produkce nejrůznějšími látkami se výrazně promítá do vývoje pohlavních orgánů u plazů, u nichž je jinak vývoj pohlaví regulován teplotou. Jako příklad si můžeme uvést pokusy, při nichž byla vajíčka aligátora severoamerického inkubována při teplotách, které zajišťují vývoj samčích pohlavních orgánů, a přitom byly do vajíček podávány i látky, které blokují produkci samičích steroidních hormonů. Za těchto zmatených okolností převládlo slovo hormonů – zárodkům se začaly vyvíjet samičí pohlavní orgány.

 

Jedna ku jedné?

Z toho, co jsme si zatím o určení pohlaví u člověka a dalších savců řekli, můžeme vyvodit jednoduchý závěr, že u této skupiny obratlovců určuje pohlaví potomka otec. Polovina samčích pohlavních buněk – spermií – nese ve svém jádře chromozom Y, druhá polovina chromozom X. Samičí pohlavní buňky – vajíčka – nesou chromozom X. Splyne-li s mateřskou pohlavní buňkou spermie s chromozomem Y, narodí se potomek mužského pohlaví, v případě, že vajíčko oplodní spermie nesoucí chromozom X, narodí se děvče. Šance pro narození obou pohlaví jsou tedy přibližně stejné, protože poměr spermií s chromozomem X a chromozomem Y je 1:1.

Důvod je zřejmý. Představme si, že se poměr pohlaví potomků odchýlí od ideální hodnoty a začne se rodit mnohem více děvčat. Je zřejmé, že řada z nich zůstane „na ocet“. Rodiče, kteří investovali své geny do dcer, se nedočkají prostřednictvím dcer přenosu genů na vnuky. Rodiče, kteří budou v této situaci schopni počít převážně syny, se dostanou z genetického hlediska do výhody. Potomci mužského pohlaví si v „přefeminizované“ společnosti svých vrstevníků snadno najdou partnerku a zplodí s ní potomky. Schopnost plodit syny se stane evolučně výhodnější a začne se v populaci šířit. Po určité době vyrovná původní trend k většímu zastoupení potomků ženského pohlaví. Poměr pohlaví se vyrovná opět na 1:1. Dalšímu posunu ve prospěch potomků mužského pohlaví zabrání tentýž mechanismus. Přesto se v přírodě často setkáváme u mnoha tvorů s poměrem pohlaví, který se od tohoto ideálu výrazně liší. U krahujců se líhne 70 samců na 100 samic. U hlubinné ryby ďasa mořského se poměr pohlaví vychyluje na 385 : 100 ve prospěch samců. Ještě výraznější posun ve prospěch samců byl pozorován například u pavouka rodu Latrodectes – 8 : 1.

Na příkladu plazů jsme si ukázali, jak zásadně můžou do poměru pohlaví zasáhnout teploty. Vnější podmínky mohou významně ovlivnit i poměr pohlaví savců. Například laně jelenců viržinských rodí s věkem postupně stále méně kolouchů samčího pohlaví. U hlodavců vystavených silnému stresu klesá zastoupení samečků mezi potomstvem. Opačný trend byl pod vlivem stresu zaznamenán u jelenců, sobů a klokanů. Vliv na poměr pohlaví by mohlo mít i postavení samice ve skupině zvířat. Samice paviánů a makaků rhezusů z čela tlupy mají tendenci rodit méně synů než dcer. Maličký madagaskarský lemur maki trpasličí mění poměr pohlaví potomků v závislosti na tom, zda samice žije ve skupině nebo sama. Osamocené samičky rodí více dcer, zatímco samicím žijícím ve větších skupinách se rodí více synů. Poměr pohlaví potomků u makiho trpasličího ovlivňuje látka z moče samiček. Ve skupině žijící samice jsou vystaveny vyšším koncentracím této látky a rodí dcery a syny v poměru 1:2. Osaměle žijící samičky se s touto látkou nesetkávají a rodí potomky v opačném poměru pohlaví – dvě dcery na každého syna.

Vlivy určující pohlaví u tak exotických tvorů, jakými jsou makiové trpasličí, nestudují vědci jen jako pozoruhodné rarity. Podobné příklady ukazují, jak je proces determinace pohlaví složitý a jak různorodé vlivy jej mohou zásadním způsobem ovlivňovat. Na druhé straně se ukazuje, že se mnohé organismy dokážou vypořádat s nejrůznějšími vlivy i posunem v poměru pohlaví. Je to velice složitý a jemný mechanismus, s hluboko sahajícími kořeny příčin a košatými větvemi následků.

Co nabízí laboratoř

Není pochyb o tom, že metody k ovlivnění pohlaví svých potomků už máme v rukou. Jedna z nich je založena na dělení spermií podle pohyblivosti. Spermie s chromozomem Y předurčené k početí chlapců se pohybují rychleji, a jsou-li tedy v laboratoři přidány k vajíčku vybrané vysoce pohyblivé spermie, naděje na početí zárodku mužského pohlaví výrazně vzroste. Naopak oplození vajíčka pomalejšími spermiemi nesoucími chromozom X vyústí ve vznik zárodku ženského pohlaví.

Někteří badatelé došli k závěru, že se samičí zárodky v prvních dnech po oplození vyvíjejí o poznání pomaleji než zárodky samčí. Rozdíl je patrný zkušenému embryologovi při pouhém pohledu do mikroskopu. Ten by tak mohl vybírat ze zárodků vzniklých například oplozením ve zkumavce a následně kultivovaných  v laboratorních podmínkách  embrya požadovaného pohlaví. Výběrem embryí, která ve svém vývoji stihla urazit o něco delší cestu, by upřednostňoval narození samečků. Volbou zárodků, které se tak trochu „loudaly“, by mezi potomstvem preferoval samičky.

O účinnosti obou předchozích metod se vedou spory a zcela jistě by bylo bláhové od nich očekávat přehnaně vysokou účinnost. Existují však podstatně spolehlivější metody. Patří k nim především „třídění“ spermií. Tato metoda je založena na skutečnosti, že chromozom Y je menší než chromozom X a že savčí spermie nesoucí „klučičí“ chromozom Y tudíž obsahuje o trochu méně dědičné informace než spermie nesoucí „holčičí“ chromozom X. Rozdíl v celkovém obsahu dědičné informace není u většiny savců větší než 3 %, moderní technické vybavení je však schopno takový rozdíl odhalit. Jak se tedy spermie třídí? Vědci označí dědičnou informaci speciálními barvivy tak, aby nijak nenarušili oplozovací schopnosti spermie. Tyto „barvičky“ mají schopnost po ozáření laserem fluoreskovat. Spermie jsou pak proháněny úzkou trubičkou tak, aby musely projít paprsky laseru a na chvilku na nás „bliknout“ fluoreskující barvičkou. Klučičí spermie blikají méně jasně než holčičí. Citlivý snímač „záblesk“ jednotlivé spermie zachytí a složitý počítačový program ve velmi výkonném počítači bleskově rozhodne, do které ze dvou skupin hodnocená spermie patří. Následně se cesty spermií rozcházejí. Spermie s chromozomem Y se hromadí v jedné nádobce, spermie s chromozomem X v druhé. V řadě případů si hodnotící počítačový program není svým rozhodnutím stoprocentně jist, a proto je tu připravena i třetí (a řekněme si otevřeně, že zdaleka největší) nádobka, kam směřují spermie, o nichž počítač dokázal říci jen: „Nevím.“ Zatím se daří roztřídit jen malá množství spermii, ale technický pokrok se nedá zastavit a výkon i spolehlivost „třídiček spermatu“ neustále roste. Spolehlivost je už teď neuvěřitelně vysoká. „Třídička“ se splete obvykle méně než v jednom případě ze sta. Tímto způsobem lze třídit spermie všech savců, doslova od činčily po člověka.

Mimo diskuse je i spolehlivost dalších možností ovlivnit pohlaví. Z několikabuněčného zárodku lze odebrat jednu jedinou buňku a analýzou její genetické informace určit pohlaví zárodku. Přesnost těchto analýz je vysoká. Zárodek operaci přežívá bez újmy a matce je pak možné přenést jen zárodky vybraného pohlaví. Už jsme si řekli, že tento postup má obrovský význam v případě, že je dítě ohroženo dědičnou poruchou projevující se jen u jednoho pohlaví. Jenže k volbě pohlaví dítěte nepřistupují rodiče jen z těchto pohnutek. A některé z motivů volby pohlaví potomků mohou mít ve svém konečném dopadu neblahé následky.

Ledové koupele

Představme si rodiče, kteří zplodili tří syny v marné touze po dceři. Jestliže se jim s pomocí vědy vytoužené děvče konečně  narodí, mohou si bratři vyložit narození sestřičky i tak, že je rodiče nikdy nechtěli. Duševní strádání nechtěných dětí nelze podceňovat, protože může stát v pozadí velmi závažných společenských jevů, v neposlední řadě i kriminality.

A co když se značná část rodičů rozhodne mít třeba jen syny? Například u obyvatel Číny a Indie jsou synové cenění mnohem víc než dcery. To lze dokumentovat i skutečností, že když Velké Británii začaly některé kliniky nabízet volbu pohlaví dětí počatých ve zkumavce, tvořily dvě třetiny zájemkyň o dítě určitého pohlaví ženy pocházející z Asie. A chtěly syny. Jak jsem si už řekli, když jsme se zabývali předimplantační genetickou diagnostikou, je v evropských zemích vesměs zakázáno poskytnout rodičům dítě určitého pohlaví takříkajíc „na objednávku“. Masovější rozšíření technik umožňujících volbu pohlaví dítěte může pod tlakem tradic a kulturních vlivů v lidské populaci narušit rovnováhu mezi pohlavími. Jsme schopni postihnout všechna rizika, která to s sebou nese? Poučit se můžeme v historii, kdy si některé národy vážily více synů než dcer, a proto část děvčátek hned po narození zabíjely. U loveckých národů, například Eskymáků, zajišťovali existenci v tvrdých podmínkách polárních krajů muži, kteří vycházeli na lov. Na dívky se často nahlíželo jen jako na nadbytečná hladová ústa. I proto byli novorozenci ženského pohlaví nejednou pohozeni hned po narození. I v mírnějších klimatických podmínkách se uplatňovalo zabíjení děvčátek v neuvěřitelném rozsahu. Pro příklad si můžeme zajít do staré Číny.

Od Konfuciových dob byl v čínské společnosti zákonem princip siao, jenž zahrnoval vzájemnou oddanost dětí a rodičů. Pokračování rodu dávalo smysl i neuvěřitelně těžkému životu nejchudších vrstev. Smysl života viděli Číňané hlavně ve zplození syna. „Zasaď strom, budeš odpočívat ve stínu. Vychovej syna, zabezpečíš si stáří,“ tvrdila lidová moudrost. Děvčátkům byla proto často poskytnuta ihned po narození „ledová koupel“. Za tímto termínem se neskrývá nic jiného než vražda novorozence utopením. Zprávy z 11. století dokazují, že v některých provincích Číny nabyl zvyk „ledové koupele“ takového rozšíření, že ohrožoval přirozený poměr pohlaví ve společnosti. Státní úředníci se tomu snažili zabránit, ale ani trest dvou let nucených prací za pohození nebo usmrcení novorozence nebyl dostatečně účinnou hrozbou. Částečné řešení přineslo až zřízení útulků pro odložené děti. Podobný vztah k novorozeným děvčátkům měly i další civilizace, například řecký městský stát Sparta.

Zabíjení vlastních mláďat – infanticidu – známe u celé řady savců. Jmenujme si alespoň lvy nebo opice hulmany posvátné, kde nový vůdce tlupy zabije potomky svého předchůdce. Tím, že jsou matky zbaveny mláďat, je urychlena jejich schopnost znovu zabřeznout. Otcem mláďat se už stane nový vůdce tlupy, který si tak zajistí urychlené předání vlastních genů na další generaci. Lidská infanticida se od infanticidy v živočišné říši liší jedním významným rysem. Je často zaměřena jen proti jednomu z pohlaví – děvčátkům. K výjim

Datum: 17.12.2003
Tisk článku

Zábavný pravopis -
Knihy.ABZ.cz
 
 
cena původní: 185 Kč
cena: 164 Kč
Zábavný pravopis


Diskuze:

Jáá a můj život

Jana Doskočilová,2008-02-03 10:43:11

měli byste si nad sebou uvědomit že na světě nejste jenom VY ale je jich miliony a znovu miliony nemyslete jenom sami na sebe a pomáhejte jenom těm kteří pomáhaji vám!

Odpovědět

spočítejme šneky

lenka přibylová,2006-11-02 02:04:52

Moc zajímavý článek, jak je ostatně na OSLU zvykem...jen nemohu souhlasit se šnečími počty na začátku. Máme-li půl milionu samiček a stejný počet samečků, a má-li každá samička vždy 2 potomky - syna a dceru, porodí každá samička 1 dceru - tudíž v každé další generaci bude počet samiček (a pochopitelně i samečků) zachován. -Říká se tomu prostá reprodukce :o)). Nepohlavně se rozmnožující samičky je nakonec stejně převálcují, ale bude to trvat trochu déle a ti pohlavně se rozmnožující šnečci si to mnohem lépe užijí. Kdyby ovšem byli hermafroditi, užili by si dvojnásob a navíc by dosáhli i té kýžené geometrické řady...

Odpovědět

S plazy je to možná jinak...

Petr Hainz,2006-03-17 15:33:37

Podle dostupných literárních údajů je to s plazy možná trochu jinak. U řady druhů želv se uvádí XY-heterochromie (rody Platemys, Staurotypus, Cuora -Cistoclemmys- galbinifrons, Siebenrockiella crassicollis), u něčeho se uvádí WZ-heterochromie - Kachuga -Pangshura- smithi. U hadů obecně se uvádí WZ-heterochromie, obdobná, jako u ptáků a část ještěrů je z toho rovněž "podezřelých".

Odpovědět

Pěkný článek

Mirun,2003-12-23 01:30:15

jen mne zaujal chaos ve vědeckých názvech(Latrodectes - snovačka má být Latrodectus) a scink Eulamprus tympánům taky asi nebude dobře :) - je to bez české diakritiky. Jinak moc hezky a vyčerpávajícím způsobem zpracováno.

Odpovědět

Nefunkční adresa V. Kaslika

Josef Pazdera,2003-12-21 04:20:01

Pane Kasliku, přinutil jste mne abych si uvedenou knihu došel vypůjčit. Některé myšlenky se tam objevují, ale tomu se při psaní na toto téma nelze vyhnout. Ostatně i kdyby, rubrika Kabinet je určena studentům a kantorům a vyskytují se zde ucelenější příspěvky na dané téma. Výtahy z těch nejlepších knih, ke kterým Červená královna patří, by se zde rozhodně měly objevit.
Pokud si ale dáte práci, najdete v článku Jaroslava Petra i myšlenky jiných vynikajících současných výzkumníků. Poznáte kterých? Napovím Vám - jejich práce jsou hodně citovány a vyšly v nakladatelství Extinction a Oxford University Press.

Odpovědět

Není to opis ani vzdáleně

Pavel Brož,2003-12-20 17:02:02

Ono nemá smysl na to reagovat, ale dám si tu práci :-) Jednak Matt Ridley, autor knížky Červená královna, není ani objevitelem jím v jeho knížce publikovaných tvrzení, ani nemá patent na jejich šíření (mimochodem údělem přírodovědných informací je šířit se :-))) Dále si myslím, že pan Jaroslav Petr je neméně fundován k psaní popularizačních článků o biologii, než Matt Ridley, dokonce bych si troufal tvrdit, že Ridley je mnohem více publicistou, než odborníkem, ale na to můžeme mít každý jiný názor. No a za třetí mám před sebou otevřenou onu knížku Červená královna, a mohu po jejím opakovaném prolistování (celou jsem ji četl už dávno) říct, že překryv tohoto článku s uvedenou knihou je naprosto minimální a daný víceméně jen tím, že jak kniha, tak tento článek mají společné téma - problém sexuality. V knize je drtivá většina kapitol, které v článku nebyly zmíněny, a naopak většina článku obsahuje informace, které v knize nenajdete - pokud někdo chcete oponovat, tak prosím s onou knihou v ruce, máloco mi totiž dělá větší potěšení, než převálcování nepřipravených oponentů :-)))
Taky přinesu jedno malé dřívko do lesa, a zmíním pár zajímavostí s určením pohlaví u ryb (dopředu na sebe prásknu, že opisuji ze skript Lubomíra Hanela - Akvaristika, a hned si tento počin omluvím tím, že tyto informace možná zaujmou i čtenáře, kterým se ony skripta do ruky nemají šanci dostat). U ryb se vyskytuje určení pohlaví jak pomocí pohlavních chromozónů, tak díky vlivu chemismu vody nebo její teploty. Z chemismu jsou pro některé druhy významné změny tvrdosti, pro jiné změny pH. U rybí "laboratorní myši" živorodky duhové (Poecillia reticulata) existují rasy (populace v různých místech výskytu), kde jsou buď samice XX a samci XY, nebo naopak u jiných ras jsou samice i samci XX (Y se nevyskytuje), a u jiných zase jsou obě pohlaví heterogametní (XY) - ty potom dávají potomstvo v poměru XX:2XY:2YY. YY jsou plodní samci, kteří plodí výhradně samce. Podobné poměry platí u plat skvrnitých (Xiphophorus maculatus). U nich navíc vlivem ozáření nastává zvrat pohlaví (samci na samice). Ozářením samců YY mohou být také získány samice, ty jsou však na rozdíl od ostatních samic získaných ozářením neplodné.
Z knihy Červená královna naopak nebyla zmíněna zajímavost u volby pohlaví u lumíků - mají tři typy pohlavních chromozónů, X, Y a W. W je mutace X, ale taková, že WY jsou samice, nikoliv samci. Možné kombinace jsou XX, XY, XW, WW, WY, kombinace YY je neživotná. Samci jsou jen XY, ostatní jsou samice. Díky tomu dochází k přirozenému posunu poměru pohlaví ve prospěch samic.

Odpovědět


lumici

noi,2007-02-24 01:04:04

Zaujala mne cast vaseho komentare o lumicich. Nechapu, jak muze vzniknout lumik WW. Pokud samecek ma XY, musi potomek mit jeden chromozom bud X nebo Y. Pak mi ale zase vychazi, ze XX samicky musi casem prevalcovat ostatni, protoze mam-li samicky XX, WX, WY, kazda bude mit 4 potomky se sameckem XY, vzniknou prumerne 3 XX, 2 WX, 2 WY, 4 samecci XY a 1 mrtvy YY. Samicky XX muzou mit pak jen potomky bez W, takze budou stale pribyvat samicky XX (v dalsi generaci 8 XX, 4 WX, 4 WY, 10 XY a ve treti generaci 20 XX, 8 WX, 8 WY, 24 samecku) a postupne prevalcuji samicky, co maji W. Jakmile ale bude nizky pomer samicek s W v populaci, bude se i srovnavat pomer samecku a samicek. Kde je chyba?

Odpovědět

CERVENA KRALOVNA

VACLAV KASLIK,2003-12-18 10:45:02

PANE PETRE, JE CELY CLANEK OPISEM Z KNIHY M. RIDLEY-E CERVENA KRALOVNA?

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni




















Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace