Život v jednom pohlaví: Je třeba být trochu zloděj a umět klonovat
26. 04. 2021
K úspěšné reprodukci je většinou potřeba samců i samiček. Tým vědců z Ústavu živočišné fyziologie a genetiky AV ČR a Ostravské univerzity však objevil, že veškeří skokani zelení v povodí řeky Odry jsou jen samci. Takové populace nejsou u jiných čtyřnohých obratlovců známy nikde jinde na světě. Vajíčka „kradou“ u skokanů skřehotavých. Na přelomu dubna a května ožívají stojaté vody žabími chóry a tento zajímavý proces rozmnožování tak bude po roce opět možné pozorovat.
„Po dvacetiletém sledování populací v povodí řeky Odry můžeme potvrdit, že veškeří skokani zelení zde žijící jsou výhradně samčího pohlaví, zatímco samičky zde úplně chybějí,“ popisuje zcela výjimečné výsledky Lukáš Choleva, vedoucí týmu z Ústavu živočišné fyziologie a genetiky AV ČR. „Při tomto objevu nás samozřejmě zajímalo, jak takové populace tvořené jen samečky vznikly a jak se dokážou bez svých samiček rozmnožit,“ doplňuje.
Tajemství tkví v pozoruhodném způsobu rozmnožování, které se nazývá hybridogeneze. Využívají ho některé organismy mezidruhového původu, mezi něž patří i skokan zelený, který je sám vlastně křížencem. „Při tvorbě pohlavních buněk nedochází k výměně genetické informace mezi chromozomy otce a matky, jako tomu je například u nás lidí, avšak vzniklé pohlavní buňky jsou svou povahou klony, tedy genetické kopie jen jednoho z rodičů,“ vysvětluje zajímavý způsob rozmnožování Marie Kaštánková, spoluautorka publikace.
Dva typy spermií a ukradené vajíčko
Samečci skokanů zelených z povodí Odry jsou současně unikátní tím, že netvoří jeden typ klonálních spermií, ale rovnou dva typy – jedny pohlavní buňky nesou DNA jednoho rodičovského druhu a druhé DNA druhého rodičovského druhu. A odkud že vezmou samečci chybějící vajíčko pro vznik nové generace skokanů zelených? „Tím, že nemají vlastní samičky, žijí pohromadě s jedním z rodičovských druhů,“ uvádí Marie Kaštánková.
Samečci skokanů zelených plodí i cizí samičky
V Poodří je tímto druhem skokan skřehotavý. Hybridní samečci skokana zeleného zde musí soupeřit o samičku skokana skřehotavého se samečky jejího vlastního druhu. Výčet pozoruhodných schopností skokanů zelených tím ale nekončí. Studium chromozomů a genomů těchto obojživelníků ukázalo, že z křížení mezi samečkem skokana zeleného a samičkou skokana skřehotavého vznikají nejen samotní samčí potomci skokana zeleného, ale také samičky. Ty však nejsou geneticky skokanem zeleným, ale skokanem skřehotavým.
„Domníváme se, že z pohledu evoluce může jít o reprodukční strategii skokanů zelených zvýšit ve smíšené populaci počet samiček, a tím šanci hybridních samečků najít si partnerku a rozmnožit se,“ dodává Lukáš Choleva. Biologové v tomto výzkumu nepoukazují pouze na rozmanitost života obojživelníků, ale popisují způsoby, jakým se dokážou rozmnožit živočichové na úrovni obratlovců, tedy skupiny, kam patříme i my lidé.
Přirozené klonování
V liběchovském pracovišti se vědci dlouhodobě zabývají výzkumem alternativních reprodukčních strategií u obratlovců, zejména biologickými procesy, jakými umí tělo živočicha vytvořit klonální buňku. Poznatky o přirozeném klonování u obratlovců mohou v budoucnu využít další obory, včetně humánní medicíny.
Kontakt:
RNDr. Lukáš Choleva, Ph.D.
Ústav živočišné fyziologie a genetiky AV ČR
choleva@iapg.cas.cz
RNDr. Marie Kaštánková, Ph.D.
Ústav živočišné fyziologie a genetiky AV ČR
dolezalkova@iapg.cas.cz
Publikace online přístup: https://www.nature.com/articles/s41598-021-81240-5.pdf
Fotografie ke stažení ZDE.
Videosekvence ke stažení ZDE.
Vodní skokani jsou nazelenale až zelenohnědě zbarvení obojživelníci, se kterými se můžeme setkat u různých typů stojatých vod od rybníků až po slepá ramena řek prakticky po celé jaro a léto. Po celou tuto dobu jsou typičtí projevy svých hlasitých chórů. Právě svou vazbou na vodu se odlišují od skupiny tzv. hnědých skokanů. Tito vodní skokani patří ke třem odlišným druhům: skokana skřehotavého, skokana krátkonohého a skokana zeleného. Skokan zelený však není druhem v pravém slova smyslu, ale křížencem dvou rodičovských druhů: skokana skřehotavého a skokana krátkonohého a v přírodě se většinou vyskytuje ve společnosti jednoho z rodičovských druhů. Právě díky svému hybridnímu původu jsou skokani zelení zcela jedineční pro výzkum a pochopení procesů vedoucích ke vzniku nových druhů a alternativních reprodukčních strategií.
Přečtěte si také
- Monografie rozkrývá vztahy mezi uměním a politikou v meziválečném Československu
- Akademie věd předá šest medailí, dvě zahraničním expertům
- Objev mini-neptunu a tajemství ztraceného horkého jupitera v systému TOI-2458
- Vědci objevili nový obří virus v římovské nádrži. Dostal jméno Budvirus
- Vědci odhalili klíčový protein pro vývoj nové generace antibiotik
- V Ústavu dějin umění zkoumají nejstarší fotografie z Městského muzea Polná
- Molekulární past na exotické kovy slibuje lepší diagnostiku a vývoj léčiv
- Jak se vzala voda na Zemi?
- Na dynamiku buněk má zásadní vliv protein MICAL1, kontroluje buněčný cytoskelet
- Vědci objevili nové druhy vzácných hub. Dovedla je k tomu analýza arzénu
Biologie a lékařské vědy
Vědecká pracoviště
- Biofyzikální ústav AV ČR
Biotechnologický ústav AV ČR
Fyziologický ústav AV ČR
Mikrobiologický ústav AV ČR
Ústav experimentální botaniky AV ČR
Ústav experimentální medicíny AV ČR
Ústav molekulární genetiky AV ČR
Ústav živočišné fyziologie a genetiky AV ČR
Cílem výzkumu je poznávání procesů v živých organismech, a to na úrovni molekul, buněk i organismů. Biofyzikální výzkum se zabývá studiem vztahu DNA – protein a vlivu faktorů životního prostředí na organismy. V oblasti molekulární genetiky a buněčné biologie jsou studovány zejména signální cesty pro spouštění reakcí a odezvy cílových genů na tyto signály; zvláštní pozornost je věnována studiu buněčných mechanismů imunitních odpovědí. Sledovány jsou rovněž genomy mikroorganismů a procesy směřující k moderním technologiím přípravy látek s definovanými biologickými účinky. V oblasti fyziologie a patofyziologie savců a člověka je výzkum zaměřen na kardiovaskulární fyziologii, neurovědy, fyziologii reprodukce a embryologii s cílem vytvořit teoretické základy preventivní medicíny. V oblasti experimentální botaniky se výzkum věnuje genetice, fyziologii a patofyziologii rostlin a moderní rostlinné biotechnologii. Sekce zahrnuje 8 vědeckých ústavů s přibližně 1930 zaměstnanci, z nichž je asi 690 vědeckých pracovníků s vysokoškolským vzděláním.