O válce pohlaví, jež probíhá v zákulisí rozmnožování jsme již na Oslu psali . Článek se však zabývá zvířaty, která ve všeobecnosti mají mnohem víc na vybranou a do procesu volby svého partnera mohou zasahovat mnohem aktivněji než rostliny. Anebo se nám to jenom zdá a vyplývá to z nedostatku informací?
7. května se v americkém časopisu PLoS ONE objevil článek „Sexual Conflict and Sexually Antagonistic Coevolution in an Annual Plant“ (Pohlavní konflikt a pohlavně protichůdná koevoluce u jednoletých rostlin). Jeho autorky, dvě švédské botaničky, Åsa Lankinen a její doktorandka Josefin Madjidian z Oddělení ekologie rostlin Lundské university již léta zkoumají, jak se vytváří a projevuje souboj mezi oběma pohlavími u severoamerické jednoleté kvetoucí rostliny Collinsia heterophylla. Výzkum jim odhalil skutečnost, že i jednotlivá pohlaví u rostlin – vajíčka v pestíku opylované rostliny a pyl rostliny opylující - dokážou v procesu reprodukce hájit své, někdy navzájem odlišné zájmy.
Drobné samčí pylové zrnko to vůbec nemá jednoduché. Když se mu náhodou podaří naskočit na vhodný dopravní prostředek, například vítr, nebo hmyz a zachytit se na blizně květu vlastního druhu, stále nemá vyhráno. O možnost oplodnit vajíčko musí soupeřit s pylovou konkurencí i samotnou bliznou. U Collinsie pylové zrno setrvává běžně i několik dnů zdánlivě nečinně na povrchu pestíku, než se mu podaří proniknout dovnitř svou láčkou (výběžek, který vyklíčí z pylového zrna, projde přes bliznu do semeníku k vajíčku a dopraví do něj spermatické buňky). Některá pylová zrna jsou však schopna bliznu ovlivnit a provrtat se přes její povrch svou pylovou láčkou dřív, než jejich konkurenti. Jsou tedy schopna oplodnit vajíčko uložené v útrobách pestíku jako první. Od čeho tato reprodukční výhoda závisí? Podle švédských vědkyň od toho, nakolik je pyl pro opylovanou rostlinu cizincem.
Lankinen a Madjidian zkoumaly 4 populace rostlin Collinsia heterophylla ze dvou vzdálených regiónů. Takže mohly porovnávat rostliny ze stejné populace, ze dvou různých populací stejného regionu a pak ze dvou různých populací z různých regiónů. Zjistily, že v rámci jednoho regionu pylové zrno dokáže předběhnout své konkurenty a svou láčkou proniknout přes bliznu do semeníku a oplodnit vajíčko jako první, pokud pochází z jiné populace, než je opylovaná rostlina. Což je vzhledem na evoluční výhodu, plynoucí z větší genetické rozmanitosti logické. Ale když porovnávaly meziregionální vliv na reprodukční úspěšnost pylu, zjistily opačný trend – pyl z rostliny ze vzdáleného regionu tahal v souboji za kratší konec, než pyl z rostliny ze stejného regionu, ale z jiné populace. Takže na listině vítězů v rychlosti opylení je toto pořadí: 1. místo - pyl z jiné populace, ale stejného regionu, 2. místo - pyl z jiné populace ze vzdáleného regionu, 3. místo - pyl stejné populace ze stejného regionu z jakého je opylovaná rostlina.
Pořadí odpovídá očekávanému výsledku "souboje pohlaví". Proč? Zkuste se zamyslet a vzít do úvahy dva, v některých ohledech navzájem antagonistické zájmy: Samčí pyl do války pohlaví vstupuje se strategií oplodnit vajíčko stůj co stůj, co nejrychleji jako první. Nemá totiž možnost vybírat, na které blizně a mezi jakou konkurencí přistane. Musí se snažit být jednoduše nej a tuhle schopnost si (genetickým výběrem) zdokonaluje na bliznách pestíků rostlin, se kterými se potkává s největší pravděpodobností – v první řadě ve vlastní populaci, až v druhé pak v jiných okolních populacích.
Samičí pohlaví, které již nějakou možnost selekce má, se snaží zabezpečit oplození vajíček geneticky nejodlišnějším pylem. A ten s větší pravděpodobností pochází i z větší vzdálenosti, takže nejlepší v tomto ohledu jsou „cizinci“ z jiné populace i z jiného regionu. Proto si samičí orgány květu budují obranu v první řadě proti samoopylení například různým časem dozrávání vlastního pylu a vlastních vajíček, pak na řad přichází pyl rostlin geneticky nejbližších, tedy z vlastní populace. I tato strategie je testována na „známem“ genomu, proto proti pylu rostlin z vlastní populace je nejúčinnější. Kompromis mezi oběma strategiemi, jejich účinností i limity, představuje právě úspěch pylu z jiné populace, ale stejného regionu. Je rychlejší než pyl „cizinců“ a obrana samičích orgánů květu není vůči němu tak účinná, jako vůči pylu z vlastní populace. Proto své spermatické buňky dopraví k vajíčku, statisticky vzato, nejrychleji.
To ale není vše. Samičí hledisko opylované rostliny je jiné. Brání se proti rychle pronikajícím pylovým láčkám, protože hrozí, že jejich dárci jsou geneticky blízcí. Vajíčka v takovém případě nedozrávají včas a vytváří se podstatně méně semen schopných vyklíčit. Tím ale opylovaná rostlina platí daň za úspěšného, příliš horlivého dobyvatele, který je pravděpodobně i příliš blízký příbuzný. A právě to upřednostňuje trochu pomalejší vzdálené cizince z jiného regionu. Když je jejich pyl v dobývání samičí části květu úspěšný, je odměněn početnějším potomstvem, než by byli jeho místní rychlejší sokové. Takže samičí část rostliny i když nedokáže již na blizně upřednostnit nejvhodnějšího, geograficky a tedy i geneticky nejvzdálenějšího nápadníka, zvýhodňuje ho počtem dozrálých semen, jež nesou i jeho genetický profil. Zajímavá šachová partie pohlaví, že? Její význam se v populaci rostlin projeví zvýšenou genetickou variabilitou, důležitou pro přežití a prosperitu dalších generací.
Åsa Lankinen: "Odhalit sexuální konflikty jako je tento a určit mechanizmy, které jsou v něm zakomponované, je obtížné. Obecně vzato, samičí rostliny mohou ovlivnit konkurenci pylu například vytvářením delších pestíků nebo zvětšením blizny, ale domníváme se, že vysvětlení se ukrývá v chemii, kterou blizna pyl ovlivňuje".
Severoamerická jednoletá rostlina Collinsia heterophylla - některé barevné variety:
|
O konfliktu mezi pohlavími se automaticky uvažuje jako o prosazování rozdílných zájmů samčího a samičího pohlaví v mechanizmu reprodukce. Ve skutečnosti však jde o konflikt dvou rozmnožujících se jedinců, ať již jsou jednopohlavní, nebo hermafrodity (jako je většina kvetoucích rostlin, i Collinsia heterophylla). Souboj mezi pohlavími způsobuje, že samčí a samičí pohlavní antagonistické zájmy a snaha jednotlivce zvýšit svůj vlastní reprodukční úspěch na úkor druhého partnera ovlivňují i samotnou společnou evoluci (koevoluci). Pohlavní koevoluční antagonizmus zvyšuje schopnost adaptace na lokální prostředí, podporuje rozšiřování genetické variability v rámci populace, tím i její rozrůznění (diferenciaci) a specializaci. O souboji pohlaví v mechanizmu rozmnožování se toho ve všeobecnosti ví jenom málo, u rostlin se tím spíš jedná o pole výzkumu téměř neorané.
Zdroje: PLoS ONE , ScienceDaily
Diskuze:
