Být rychlejší neznamená pro všechny spermie být lepší  
...prohlašuje Stefan Lüpold, hudby milovný mladík ze Syrakus zvládající hru na klavír a čelo a který se živil jako webdizajnér.


O tom, že sobeckost je přirozenému výběru vlastní, pochybuje po vydání Dawkinsovy knihy The Selfish Gene, jen málo kdo. I v případě spermií se hraje o všechno a vítěz, který se dostane k vajíčku chtivému oplodnění jako první, „bere vše“. Tak nás to také učili ve škole, že nejrychlejší spermie mají největší šanci na oplodňovací úspěch. Ostatně i proto, nám mužům, v případě že se nám nedaří mít děti, dělají nejprve vyšetření sperma na počet a mobilitu – zdali ty naše „mršky“ nejsou moc líné a jestli se jim ocásky vrtí dostatečně rychle a patřičně dlouho.
 

 

Zvětšit obrázek
Mušky Drosophila melanogaster jsou jen dva a půl milimetru velké. Jejich spermie jsou ale 300x delší, než naše lidské. (Kredit: TheAlphaWolf, Creative Commons Attribution 3.0)

Když někdo z provinčního města začne tvrdit pravý opak a prohlašuje, že rychlost spermií není předností, nejspíš nabudeme dojmu, že dedukcím chvástajícího se virtuóza dál čas věnovat netřeba. Tentokrát by to ale byla chyba. Jednak nejde o sicilské Syrakusy, zapsané na seznam UNESCO kvůli hřbitovu, nýbrž u nás prakticky neznámé, americké, ve státě New York. A mladík Stefan Lüpold neválí jen na strunných nástrojích a v programování, ale mluví německy, anglicky, francouzsky, italsky, dánsky, španělsky a za sebou stáže na universitách v Zürichu, Sheffieldu. Kromě vyučování na mateřské Syracuse University, má na svém kontě i slušnou řádku publikací v karentovaných časopisech. 


 

Zvětšit obrázek
Stefan Lüpold: „U muších spermií se strategie být nejrychlejší ukázala být kontra produktivní.“

Nejnovější Lüpoldovu práci zveřejnil on line časopis Current Biology a v papírovém vydání vyjde koncem září. Popisuje v ní výsledky tak trochu voyerského sledování intimního počínání banánových mušek. Nejde o obyčejné drozofily, ale o geneticky upravené tak, aby jejich spermie bylo lépe vidět. Hlavičky jim pod ultrafialovým světlem barevně fluoreskují. Mušáky vědci  upravili kvůli samičkám. Neoplývají totiž zrovna věrností a jinak by se ve spermiích od jednotlivých milenců v nich nevyznali. Proto pro jedny zvolili červenou a soky zelenou svítící barvičku. Barevné rozlišení jim dovolilo v mikroskopu sledovat, co se se spermiemi děje uvnitř samičího reprodukčního ústrojí a dokonce v reálném čase. Barvení spermií je jen taková třešnička na dortu. Pro zodpovězení otázky – proč po některých muších milovnících je více potomků než po jiných a v čem jsou jejich spermie úspěšnější, by samotné barvení nestačilo.


Kromě vpravování genu pro fluorescenční protein do mušáků, bylo potřeba vyřešit problém, který se týká i lidí – někteří samci mají hodně spermií, jiní málo. Protože potřebovali tuto příčinu plodnosti vyloučit, museli získat jakési „standardní“ samce. Pokusili se je tedy vyšlechtit. Tvrdou selekcí se jim podařilo ustálit v několika muších chovech samčí „produktivitu“ tak aby i po desítkách generací samečci dávali stejná množství ejakulátu a se srovnatelným počtem spermií.  Teprve s nimi pak zahájili to správné pokusničení. Vzali vždy dva borce (každého z jiné skupiny s mírně odlišnými nepodstatnými fenotypovými znaky) a dopřáli jim sex. Oběma předhodili k milování  jednu, dosud nezadanou, chtivou muší slečnu. Podle nepodstatných znaků, které je odlišovaly, mohli určit „po kom to dítě“ vlastně je. U samců, po nichž se rodilo více potomků, zahájili detailnější pátrání proč tomu tak je.   

 

 

Pohyb spermií dvou samečků v pohlavním aparátu drosofyly v reálném čase dovolila vědcům sledovat červená a zelená fluorescence. (Kredit: Lüpold a kol., 2012)

Se vztahem k sexu jsou na tom otomilky stejně jako evropské ženy, také se v průměru milují každé tři dny. Spermií si ale váží více a po každém aktu si je shromažďují v orgánu zvaném burza. Je to jakési skladiště, z něhož je vypouští až když u nich dojde k ovulaci vajíčka. Žádný sklad ale není nikdy dost velký aby pojal všechno. I v tom muším vzniká klasický problém - „kam s ním“. Samička se doručování stále nového tovaru stará svědomitě, dál už ale všemu nechává přirozený průběh. Výsledkem je, že „nově příchozí“ se snaží „starousedlíky“ z jejich postu vyšoupnout. Z pohledu spermie tedy burza ani zdaleka není čekárnou na sex, ale bitevním polem v němž je vše dovoleno. Samička se stará jen o poražené, kteří se ocitnou mimo hájené kolbiště. Chce mít ve svých chodbičkách čisto a tak odpadlíky jednoduše vytlačí ze svého těla ven.


Nakonec přišly na řadu barvičky. Porováním mušího skladového hospodářství oplozovacího materiálu vyplavala na povrch překvapivá věc - pomalejší spermie zdaleka nepatří mezi ty neúspěšné. Hendikepem se naopak ukázal rychlý pohyb a neustálé šmejdění sem tam. Jakoby na muší spermie platilo rčení o agilním kuřeti, které toho víc sežere a dříve chcípne.  


Tím nejdůležitějším poznatkem ze Syrakus je, že rychlost spermií nemusí být vždy cílem výběru sexuální selekce! Možná je to proto, že ty mrštnější častěji vyplouvají z chráněných území do rizikových míst, kde paní domácí nesnáší svinčík. Stejně tak ale může jít jen o výsledek obyčejného přetlačování, v němž pomalejší spermie mají časem navrch, protože mají delší výdrž. Ale to už jsou jen nepodložené  spekulace. A jaké poučení z toho vyplývá pro nás? Nejspíš žádné.

 

Pramen:  Syracuse University


 

Datum: 06.08.2012 09:01
Tisk článku


Diskuze:

Pouceni

Libor Supcik,2012-08-16 22:44:01

Pouceni je pro spermobanky a vykupny: nehodnotte kvalitu dle pohyblivosti

Odpovědět

Nechápem

Milan Závodný,2012-08-06 20:33:18

prečo by mala byť rýchlosť preferenčne dôležitá.Veď keby za tých cca 500mil. rokov bola rýchlosť dôležitá, tak sa spermie pohybujú nadzvukovou rýchlosťou. Podobne nie agresívnejší je úspešnejší, ani sebecký gén nevyhrá vždy, lebo by bol egoizmus absolútne dokonalý. Tzv. ľudskosť je v prírode nutnosťou, inak by boli už všetci mŕtvi.

Odpovědět


Pokus o odpověď

Josef Pazdera,2012-08-06 23:16:09

Prečo by mala byť rýchlosť preferenčne dôležitá?

Rychlost je důležitá právě kvůli sobeckosti alel. Záleží jim jen na co nejpočetnějším přenosu na potomstvo. Evolučním tlakem na rychlost pohybu spermií je nevěra. Evoluce na co nejrychlejší spermie má různé cesty. Ale vytváří se jen tam, kde má smysl - kde samice jsou promiskuitní. Dokládají to i výsledky pokusů na primátech. Čím promiskuitnější život vedou, tím mají samci rychlejší spermie. U šimpanzů a makaků je rychlost jejich spermií okolo třičtvrtě metru za hodinu. Zatímco u goril, kde má samec harém a nemá v něm žádného soka, jeho spermie urazí maximálně deset centimetrů. U lidí to je dvacet centimetrů.

Keby za tých cca 500mil. rokov bola rýchlosť dôležitá, tak sa spermie pohybujú nadzvukovou rýchlosťou.

S tou nadzvukovou rychlostí pohybu ve vodě jste to asi myslel jako nadsázku. Ale i tak je dobré vzít u spermie v úvahu, že se jedná o něco tak malého, co okem nevidíte. Hlavička spermie je pouhých deset mikrometrů. Je velikosti kapiček mlhy. Pokud bičík hlavičku spermie dlouhou 0,00001 metru u makaka postrkuje vpřed rychlostí třičtvrtě metru za hodinu, pak je to o jejích 75 tisíc délek. Kdybychom tento výkon přenesli do nám bližších rozměrů, tak by to znamenalo, že byste musel za hodinu uplavat asi 130 kilometrů. Když si někdy vezmete ejakulát mezi prsty, a zkusíte jak je vazký, jistě ve Vás musejí spermie vzbudit za svůj výkon obdiv. A nejen ony i síla evolučního tlaku, který nastolila promiskuita. Uváděl jsem příklad primátů, ale ta rychlost spermií v závislosti na promiskuitě, platí i pro ryby (švédové to nedávno ukázali na příkladu cichlid). V evoluci se hraje na sobeckost a náhodu a s tím moc neuděláme. Altruismus, který zřejmě máte na mysli, je jen lidskou záležitostí.

Odpovědět


Pán Pazdera

Milan Závodný,2012-08-07 07:17:05

ja Vám rozumiem. Mal som na mysli to prekvapenie z štatistického faktu, že nie najrýchlejší musí vždy zvíťaziť. Prečo prekvapenie? Organizmy vynachádzajú rôzne úskoky, ako prekonať sebcov. Napr.bolo prekvapením, keď sa zistilo, že v Afrike je lepšie byť kopytníkom, než dravcom. Dravec musí byť vždy zdravý, inak zahynie veľmi rýchlo. Kopytník, pri tých obrovských množstvách, si môže pomerne dlho dovoliť aj nejaké to zranenie.
No ale ten altruizmus ako výlučne ľudská vlastnosť, to s Vami rozhodne nesúhlasím. Opäť: Ak organizmus sústavne vedie náročný sebecký boj, prichádza veľmi často ku konfliktom, oveľa častejšie mu hrozí zranenie, a teda smrť. Zvieratá sa súbojom všemožne vyhýbajú, a čím majú zabijackejšie zbrane, tým sú opatrnejší. Výnimkou je človek: Od prírody žiadne zbrane nevlastní, preto nemá v génoch onú opatrneckú záklapku a je tým pádom sám sebe veľmi nebezpečný. Vďaka nadmernému mozgu vyvinul zbrane, ale inštinkty mu ostali, čiže sa sám vykynoží. Podobne to bude asi v celom vesmíre. Nuž živá hmota nie je príliš rozumná, preto je vesmír taký mŕtvy.

Odpovědět


altruismus

Josef Pazdera,2012-08-08 14:21:27

O altruismu není v článku ani slovo. Ale když jste jej zavedl v diskusi, reagoval jsem na něj. Rád bych Vás ale upozornil, že organismy nemají v genech záklopky opatrnosti. Vždy je to výsledek sobeckosti ze strany alel (nebo chcete-li přijatelnější slovo - výhodnosti). V malých populacích nemusí jít vždy o výhodnost, v těch hraje velkou roli náhoda. Evoluce ale nepracuje s bojem organismů, dokonce ani s výhodností genů ne (i když se to tak říká). Ta sobeckost funguje na úrovni alel (gen může mít několik alel). Ty alely, které se dokážou sobecky prosadit a předají se na potomstvo v co největším počtu, ty vítězí. Je zcela jedno, zda jde o predátora, nebo kulhajícího kopytníka. Alely, které se neprosadí zanikají a s nimi i to co mají na starosti - vlastnost, aktivita enzymu, barva srsti, agresivita,... Ukáže-li se například, že alely, které podporují kanibalismus se v daném prostředí dokážou předávat, bude se kanibalismus v populaci šířit. Když se v populaci alely rozšíří natolik, že v rámci sebepožírání ubude možnost se s někým pářit, potom alela (vlastnost), která se nepředá na potomstvo, začne z populace mizet. Což neznamená, že musí zmizet zcela. Klesne-li na určitou mez, kdy začne být ani výhodná, ani nevýhodná, frekvence alely (agresivních požíračů) se ustálí. Vždy v tom ale bude sobeckost alel s jejich snahou se šířit. Při změněných podmínkách se začne populace měnit k obrazu těch alel, které se v daném prostředí dokážou prosadit a předají se na potomstvo. Charakter populace daná zastoupením genů (frekvení alel) není něco rigidního, v čase se mění. Proto není taktické říkat, že v Africe je lepší být kopytníkem, než dravcem. Jde totiž pouze o rovnováhu, která se ustálila. Za jistých situací dovolí přežívat kulhajícím kopytníkům, za situace dostatku kopytníků dovolí přežívat kulhajícím lvům. Zase jde jen o sobecké šíření alel, zvířata altruismus neznají. V pozadí jejich chování není ušlechtilý cit, jde o vzorec chování, který je nastaven a je nastaven tak proto, že je z nějakého důvodu pro alely vhodný. Například chování ptáků, kteří se prvním rokem nepáří (ač mohou), ale pomáhají svým rodičům. Protože jde o geny (alely), je pro ně lepší navodit u ptáků tento vzorec chování. Vyvinul se tam, kde není dostatek potravy a i rodiče by nemuseli bez pomoci vyvést mladé. Z hlediska šířešní alel se vše vyselektovalo zcela sobecky a když mladí pomáhají zkušeným rodičům mít silné potomstvo, které má šanci přežít - šířit alely (stejné jako mají ta zvířata, co jim pomáhají - jde o sourozence a tudíž stejné alely jako mají sami). V daném prostředí je zkrátka "altrusitické" chování, které ale je ve skutečnosti sobeckým opatřením, které vzniklo z popudu sobeckých alel, výhodné. Nehledejte v tom altruismus potomků ke svým rodičům.

Odpovědět



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