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.
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
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.
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.
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.
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
Diskuze:
