Holka, nebo kluk? Co u zvířat rozhoduje o pohlaví mláděte

„Před 120 lety si lidé poprvé všimli, že v genomech je něco divného, co se liší velikostí a tvarem i svým chováním u samců a samic, a označili to ‚element X‘,“ popisuje objev pohlavních chromozomů evoluční biolog Lukáš Kratochvíl z Přírodovědecké fakulty Univerzity Karlovy.

Pohlavní chromozomy nesou specifické geny, které určují pohlaví jedince. Rozhodující roli mají spermie, které mohou nést chromozom X nebo Y. Při oplodnění dochází ke spojení pohlavního chromozomu vajíčka, což je vždy X, a chromozomu spermie za vzniku kombinace XY, určující samčí, či XX, definující samičí pohlaví. Jednoduché, mohlo by se zdát, ale toto platí jen někde, třeba u savců a mnoha druhů hmyzu.

U ptáků, motýlů, některých ryb, obojživelníků a plazů mají samci stejné chromozomy ZZ a naopak samice vznikají spojením chromozomů Z a W. Proč tomu tak je, nevíme, pravděpodobně se jedná o náhodu. Příroda je zároveň křehký a chybující systém, proto jsou nejrůznější chyby, třeba omylem vzniklé trojkombinace pohlavních chromozomů XXY nebo XYY, mnohem častější, než by se mohlo zdát, a „majitel“ o nich nemusí vůbec vědět.

U jednotlivých živočišných druhů se pohlavní chromozomy liší svým počtem, velikostí, tvarem i počtem genů, které určují pohlaví. V současné době takových genů známe zhruba třicet, nejvíce u ryb, a vědci stále objevují nové. Kromě toho ale existují druhy zvířat, které pohlavní chromozomy nemají a své pohlaví určují jinak, například krokodýli a většina želv podle teploty prostředí, při které se vyvíjejí vejce. Někteří hermafrodité (obojetníci) své pohlaví během života mění podle situace. Další druhy zase mohou libovolně kombinovat pohlavní a nepohlavní rozmnožování: „Popsali jsme, že jeden druh ještěra se rozmnožuje sexuálně i asexuálně a oběma způsoby umí dělat obě pohlaví. Naše studovaná samice měla osm mláďat – z toho pět sama se sebou a tři se samcem. A my stále nevíme, jak to dělají a proč to tak je,“ uvádí Kratochvíl s tím, že podobných neznámých je i po sto letech výzkumů stále mnoho.

Evoluční jednosměrka

Podle současného poznání evolučně nejstarší obratlovci mohli být hermafrodité, z nich se postupně vyvinuly živočišné linie určující své pohlaví vlivem prostředí a následně vznikly druhy zvířat s chromozomálně určeným pohlavím. „Evoluce pohlavních chromozomů napříč živočišnými druhy je nekonečný, bohatě větvený a pestrý labyrint se slepými uličkami, smyčkami k předchozím stavům, přešlapováním na místě či přeskoky mezi patry,“ přirovnává biolog a vysvětluje, že někdy vzniknou úplně nové pohlavní chromozomy a ty staré zaniknou či se některé evoluční změny stanou několikrát nezávisle na sobě.

„Zdá se ale, že se jedná o evolučně jednosměrný proces – pokud se u některé linie vyvinou pohlavní chromozomy, už se nestane, že by se příbuzné druhy vrátily k environmentálnímu určení pohlaví,“ vysvětluje Kratochvíl, který se svým týmem vymyslel způsob určování pohlaví napříč druhy amniotických obratlovců – plazů, ptáků a savců. „Vytvořili jsme přehled a zjistili, že to není tak chaotické, jak se předpokládalo. Díky naší práci jsme schopni určit pohlaví jedince z pouhé kapky krve zhruba u šedesáti procent druhů plazů a patrně u všech ptáků a savců.“

Vyhynou muži?

Podle australské bioložky Jennifer Gravesové lidský Y chromozom za 4,6 milionu let vyhyne (a s ním i muži), protože vlivem mutací dojde ke ztrátě funkčnosti jeho posledního genu. „Já si to nemyslím, ta pravděpodobnost je nesmírně malá,“ oponuje Lukáš Kratochvíl. A vysvětluje: „Samčí Y chromozom u živorodých savců od svého počátku zhruba před 165 miliony let zanikl pouze u několika málo linií hlodavců, ale ty funkční geny, které jsou potřeba pro ‚samcovitost‘, se přestěhovaly na jiné chromozomy. Neexistuje důvod, proč by to u lidské linie mělo být jinak. Navíc evoluci nelze předvídat, umí překvapit.“

Ideální poměr samců a samic

Již Darwin si pokládal otázku, zda se v přírodě rodí stejný počet samců a samic. „Vedl si třeba statistiky, kolik se rodí kozlíků a koz… To ho přivedlo na myšlenku o evolučně stabilní strategii (když je jednoho pohlaví málo, vyplatí se mít druhé pohlaví, což se nakonec ustálí na ideální poměr padesát na padesát), kterou publikoval v roce 1871 v prvním vydání své knihy O původu člověka a pohlavním výběru,“ líčí Kratochvíl. Tuto hypotézu ale Darwin z dalších vydání vyřadil, byla zapomenuta a o šedesát let později ji znovu formuloval a matematizoval Ronald Fisher.

Vyrovnaný poměr pohlaví u mnohých druhů zvířat skutečně najdeme – i když u řady savců včetně člověka se rodí více samců, ti ale také dříve umírají a poměr pohlaví se vyrovnává až během puberty. Existuje několik teorií, proč tomu tak je – například že heterochromatické pohlaví (XY a ZW) více umírá, ať už tím, že Y a W chromozom bývá degenerovaný a kvůli tomu jedinec rychleji stárne, nebo tím, že samci savců (XY) se více perou a samice ptáků (ZW) zase více sedí na vejcích, a jsou tedy snadnějším terčem predátorů.

U hermafroditů a druhů s environmentálně určeným pohlavím ale vyrovnaný poměr pohlaví nemusí být nutně ten nejlepší. Některé hermafroditické ryby žijí například v hejnech, kde na jednoho samce připadá harém deseti až patnácti samic. Pokud se mu něco stane, jedna samice se změní v samce a zaujme jeho místo. Podle Kratochvíla nejsou reálné ani předpovědi, že by kvůli globálnímu oteplování, a tedy nedostatku samců, vyhynuly mořské želvy. „Pokud vymřou, tak to bude z jiných důvodů. Mořské želvy kladou několik snůšek za sezonu – jarní za zcela jiných teplotních podmínek než ty letní. Samice si také dávají i několik let pauzu, ale samci se mohou rozmnožovat stále a oplodnit i několik partnerek za sezonu, takže jich je potřeba menší počet,“ uvádí evoluční biolog. Zároveň upozorňuje, že to celé může být ještě jinak: „V minulosti vědci vysledovali, že pohlaví želv záleží na teplotě, ale tím impulzem může být i něco zcela jiného, na to se chceme zaměřit v jednom z našich dalších výzkumů.“

Podle Lukáše Kratochvíla lze očekávat, že s rozvojem technologií se brzy podaří zaplnit fylogenetické díry a budeme vědět, jak se určuje pohlaví napříč druhy, například u mnohých skupin hmyzu a obratlovců, kde toho stále víme velmi málo. Očekává i lepší pochopení molekulárních mechanismů určování pohlaví, což by mohlo přispět k ochraně ohrožených druhů či léčbě neplodnosti.

 

Autorka: Pavla Hubálková

Článek vyšel na webu a v tištěném vydání týdeníku Hrot.

 

 

 

 

---

Chromozomy člověka

• Genetická informace je uložena v chromozomech.
• Každý živočišný druh má charakteristický počet a strukturu chromozomů.
• Člověk má 23 párů chromozomů – 22 autozomů a jeden pár pohlavních chromozomů, které nesou geny určující pohlaví jedince. Pohlavní buňky lidí obsahují jen jeden pohlavní chromozom (vajíčko vždy X, spermie buď X, nebo Y), při oplodnění dojde k jejich spojení a určení pohlaví

Pohlaví vs. gender

• Pohlaví je chápáno jako biologicky podmíněný rozdíl mezi ženami a muži – na úplném počátku (při oplození) určený kombinací pohlavních chromozomů X a Y.
• Gender, někdy také sociální pohlaví, označuje kulturní charakteristiky, sociální rozdíly a modely přiřazované mužskému nebo ženskému biologickému pohlaví – jak člověk vnitřně identifikuje sám sebe.