V laboratoři připravená tetraploidní ještěrka se sama klonuje  
V Kansasu vytvořili nový druh ještěrky. Kříženec bičochvosta má ve svých buňkách dvojnásobné množství jaderné DNA, než bývá zvykem. Jde o obratlovce, který nemá v přírodě obdobu. Množí se z vajec, která nejsou oplodněna a potomci ve skutečnosti nejsou potomky v pravém slova smyslu - jsou to klony.

 

Zvětšit obrázek
Bičochvost, ještěrka z čeledi tejovití druhu Aspidoscelis exsanguis. Obejde se bez sexu a rozmnožuje se nepohlavně. V pokusu posloužila v pozici mateřské linie jako “producent” triploidních vajíček. (Kredit: wildherps.com )

Vznik nového druhu v přírodě bývá většinou spojen s nějakou bariérou. Například když se část souše stane ostrovem a tamní organismy přestanou mít kontakt s pevninou. Příčin, které znemožní, aby se dvě části původně jedné populace přestaly stýkat, může ale být celá řada. Vlivem přirozeně se vyskytujících mutací pak začnou v genomech oddělených skupin narůstat odlišnosti. Až se změn nahromadí tolik, že i kdyby se zvířata potkala, nenašla by v sobě zalíbení anebo by jejich snažení zůstalo bez následků, mohli bychom říci, že jsme se stali svědky vzniku dvou samostatných druhů.

 

Zvětšit obrázek
Samci bičochvosta druhu Aspidoscelis inornata v připařovacím plánu asistovali svými haploidními spermiemi aby spolu s triploidními vajíčky dali vznik tetraploidům. (Kredit: Chris Newsom )

Definice
Neexistuje definice, na které by se vědci shodli, že by jednoznačně určovala, co to je druh. Problémem jsou zvířata vzniklá umělým šlechtěním, třeba taková čivava. Je ještě vlkem? Jedna z nejrozšířenějších formulací co je druh praví, že je to soubor organismů s jedinečným vývojovým původem a historií, tvořený navzájem si podobnými jedinci, kteří se mezi sebou mohou plodně křížit a jsou reprodukčně izolováni od jiných podobných skupin.
Proč tento exodus do teorie původu druhů? Protože se článek tvorby nového druhu týká a to ne ledajakého. Vznikl křížením, ale nejde tu o křížence, na jaké býváme zvyklí.

 

Nový druh
Aracely Lutesová z Kansasu, mladá adeptka na dráhu vědkyně si v týmu s Peterem Baumannem z Howard Hughes Medical Institute zahrála na stvořitele. Podařilo se jí něco, k čemu příroda potřebuje hodně času - vytvořila nový živočišný druh. Jde o ještěrku bičochvosta. I když základem její práce bylo křížení, bylo by zavádějící nazvat nový produkt křížencem. Ještěrky z její laboratoře vlastní něco, co jejich dalšímu křížení brání. Vědci hovoří o “vnitřní bariéře”, jež roli přírodních překážek nahrazuje. Tou bariérou, která funčně zastupuje vodstvo, pohoří či velké vzdálenosti, je schopnost těchto zvířat rozmnožovat se bez sexu - samoplozením. Obejdou se bez kontaktu s příslušníky vlastního druhu. Nové ještěrky kladou vejce, která netřeba oplodňovat a jakoby se tedy jednalo o separovanou populaci. Je to k nevíře, ale i bez účasti “tatínků” z těchto vajec se vyklubou zdraví potomci. Slovo potomci, je tady poněkud zavádějící. Ve skutečnosti o žádné potomky nejde. Jsou to pouze klony. Správně terminologicky samice oplývají schopností samy sebe klonovat a zmínění potomci jsou pouze věrnými kopiemi předlohy posunutými v čase.

 

Samobřezost

Zvětšit obrázek
Nepohlavně se rozmnožující uměle připravení tetraploidi (růžová značka) nejsou žádnými nedochůdčaty. Hravě seberou tučného červa ještěrkám vzniklým přirozenou cestou (žlutá značka). (Kredit: Lutes, A., a kol, PNAS)

Partenogeneze nebo-li samobřeznost, jak se rozmnožování bez účasti tatínků také říká, je u obratlovců velkou vzácností. Rozmnožovací praktiky bez spermií nacházíme u kladivounů, varana komodského, některých ryb a zřejmě i  ptáků. V poslední době se k těmto odpíračům sexu přiřadil i had. Vlastně dva hadi. Jedním je slepák květinový od protinožců, druhým samotářka tropického deštného lesa, samice hroznýše královského.

 

Zvětšit obrázek
Karyotypy: A) triploidní samice. B) diploidní samec. (Kredit: Lutes, A., a kol, PNAS)

Zatímco u hmyzu se partenogeneze osvědčila, u obratlovců jde o vzácné výjimky jež se ujaly jen u druhů, které žijí ve stabilních podmínkách a nemají tudíž potřebu se výrazně měnit. Na hmyzu, který má v tomto ohledu dlouhodobější zkušenosti ale vidíme, ani on sex nikdy zcela nezavrhne a po jisté době se k němu rád vrací. Lpění na neposkvrněném početí by totiž mělo neblahé následky. Odpírání si radostí ze sexu připravuje potomky o variabilitu. A uniformní populace si vždy koleduje o vymření. Proto je partenogeneze, jako způsob rozmnožování, jen jakousi nouzovkou.

 

Co že to Američanka s ještěrkami páchala?
Pochytala v přírodě samice ještěrky Aspidoscelis exsanguis. Jsou zvláštní tím, že jim sex moc neříká a na milostných hrátkách netrvají. Spontánně se oddávají partenogenezi. Jejich vajíčka se nezbavují při zracím dělení poloviny chromozomů a zůstávají, tak jako jejich nositelka, triploidní. Tvorba “plnohodnotných” vajíček  umožňuje, aby z nich i bez sexu vznikali noví jedinci. Přesněji jen nové pokračovatelky rodu, protože o samcích tu nemůže být řeč. Samčí pohlavní chromozom ze samice nezískáte i kdybyste se rozkrájeli. K těmto poněkud “frigidním” samicím s triploidními vajíčky v těle, u nichž stačilo jen počkat aby z nich vzešlo nové pokolení ještěrek, vědci přistrčili samce příbuzného druhu Aspidoscelis inornata. Vybrali řádné natěšence, kteří se nenechali samicemi odbýt a nakonec si užili své. Páření těch co nemusely s těmi co museli, vedlo k přirozeným následkům. Tak, jak se sluší a patří, spermie se vecpaly do vajíček a předaly tam svůj dárek - polovinu chromozomální sady. Ale protože se tu jednalo o triploidní vajíčka, návštěvou těchto poslů lásky vznikla embrya se čtyřmi chromozomálními sadami - rodili se ještěrky, které ve srovnání s normálními jedinci měli v jádře DNA dvojnásobek a těm se říká tetraploidi. Kupodivu ani tetraploidní ještěrčí samice nepřišly o svou schopnost množit se partenogeneticky a jejich vaječníky produkovaly “normální” vajíčka. Slovo normální je v uvozovkách, protože ve smyslu dát vznik potomstvu jsou “normální” až na onu zmíněnou maličkost, že jsou, tak jako potomci z nich vzniklí - tetraploidní.

 

Zvětšit obrázek
Nepohlavně se rozmnožující tetraploidy někteří považují za genetickou zrůdu, jiní za uměle vytvořený nový druh. (Kredit: Aracely Lutesová ,HHMI)


K čemu to všechno?
V tuto chvíli již mají vědci třetí generaci tetraploidních ještěrek, které si libují v celibátu. Jejich vaječné buňky jsou skutečnou kuriozitou - mají buněčná jádra nacpaná DNA k prasknutí – obsahují dvojnásobek chromozomů, než bývá zvykem. Vajíčka k nastartování dělení nepotřebují spermie a jejich rozmnožování je ve skutečnosti poněkud bizarním způsobem klonování.

Zvětšit obrázek
Aracely Lutesová, první autorka publikace: “Přesvědčili jsme triploidní ještěrky libující si v celibátu, spustit se s diploidními samci, aby dali vznik tetraploidům množícím se nepohlavně klonováním”. Celý kolektiv Petera Baumanna zde.

Jak se v poslední době ukazuje, klonování není v přírodě takovou vzácností, za kterou jsme ho ještě nedávno považovali. Příroda klonuje ráda. Nedostižnými experty v tomto směru jsou pásovci. V jejich případě ale nejde o klony matek nýbrž klony pohlavně vzniklých embryí. Pohlavní cestou vzniklý (diploidní) zárodek se v těle paní pásovcové rozdělí na celou řadu zárodků a ty pak dají vznik mnoha sestřičkám a bratříčkům. Jde tedy o podobnou záležitost, jako když v děloze lidské maminky vznikají jednovaječná dvojčata. I tady je tatínkova asistence při vzniku diploidního zárodku nezastupitelná.


Obdobu obratlovce podobného s laboratorně připraveným novým druhem bičochvosta bychom ale v přírodě hledali marně. Pokud někde tetraploidní obratlovci množící se partenogeneticky existují, tak o nich zatím nevíme. Vědcům se novou ještěrku zřejmě podařilo vytvořit jen díky náhodě, že trefili na dva k tomu vhodné genotypy. I když jim tentokrát štěstí přálo a stvořili nový živočišný druh, jeho způsob rozmnožování je dlouhodobě neudržitelný a má v sobě předzvěst jistého konce. Nebezpečí nám od takových klonů rozhodně nehrozí. Jde jen o bizarní živočichy, na nichž se vědci zcela jistě rádi a hodně vyřádí. Tetraploidní samoklonující se ještěrky ale nejsou jen frankensteinské zrůdy. Jsou také ideálním modelovým organismem, který nám bude schopen v oblasti rozmnožování odpovědět na celou řadu otázek. 


Prameny:  Howard Hughes Medical Institute 
Wildherps  
PNAS, doi: 10.1073/pnas.1102811108

Datum: 12.05.2011 22:21
Tisk článku

Rozmnožování z pohledu evoluce - Balážová Alena, Fíla Jan, Mikát Michael
 
 
cena původní: 250 Kč
cena: 215 Kč
Rozmnožování z pohledu evoluce
Balážová Alena, Fíla Jan, Mikát Michael

Diskuze:

Tak uvidíme,

Barak Obava,2011-05-14 00:03:25

třeba si příroda poradí, zbaví ještěrky recesivních genů a předzvěst jistého konce vezme za své ;-) Nebylo by to poprvé, vzpomínám si, že jsem už o takové příšerce někde četl, možná dokonce tady na oslu? Mechanismus byl trochu jiný - v těle matky se nacházejí samé samice a jeden jediný samec, který všechny samičky ještě před jejich narozením oplodní a pak si v klidu umře, takže se narodí jen oplodněné samice - výsledek stejný.

Odpovědět


roztoči to roztočí

Dominika Jettmarová,2011-05-14 02:51:18

Ano, jde o roztoče rodu Adactylidium (Pandin palec - Stephen Jay Gould?).
Ovšem některým roztočům nestačí ani takto podivné způsoby - kupříkladu Pyemotes herfsi, pokud je mi známo, zacházejí až k incestu spojenému s kanibalismem, navíc matko-vraždou (první se narodí samečci, zvenku se zakousnou do své matky, kterou tedy tímto za živa požírají, a čekají na sestřičky - dokonce jim údajně pomáhají na svět - a ihned se s nimi páří). Úchvatné!

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