Pohlavní rozmnožování se může udržovat díky výhodě svých nositelů v proměnlivých prostředích

Autor: Jan Toman

V roce 2017 jsme publikovali v časopisu Ecology and Evolution srovnávací studii věnovanou rozdílům mezi prostředím obývaným dlouhodobě nepohlavními eukaryotickými organismy a jejich pohlavními příbuznými [1]. Ukázalo se, že je prostředí těchto „starobylých asexuálů“ nápadně méně proměnlivé, a to z hlediska změn abiotického prostředí i přítomnosti jiných, s těmito druhy interagujících, organismů. Článek byl zatím citován pouze třikrát, i kvůli přiloženému obsáhlému přehledu podpořených či naopak vyvrácených starobyle nepohlavních linií má ale potenciál být cenným zdrojem do budoucna.

Pohlavní rozmnožování zůstává velkou biologickou záhadou. Svým nositelům totiž přináší celou řadu nevýhod. V porovnání s nepohlavními zástupci rostou populace pohlavních druhů za ideálních podmínek jen poloviční rychlostí a pohlavní jedinci předávají potomkům pouze polovinu svých alel. Pohlavní organismy navíc musí investovat do vytváření specializovaných pohlavních buněk, vábení a vyhledávání partnerů a přetrpět rizika spojená s těmito úkony i samotným pohlavním stykem. Neustále se při tom vystavují nebezpečí, že hustota jejich populace klesne pod únosnou míru. Tyto nevýhody se uplatňují v různých skupinách s různou intenzitou. Vzhledem k tomu, že kromě primárně nepohlavních prokaryot existují také eukaryotické organismy, které druhotně přešly k nepohlavnosti, ale představuje fenomén pohlavnosti pro evoluční biology velkou výzvu.

Podle některých teorií pohlavního rozmnožování plynou hlavní výhody pohlavního rozmnožování ze schopnosti účinněji opravovat škodlivé mutace či se jich zbavovat. Další teorie zdůrazňují, že pohlavní rozmnožování neustále vytváří a udržuje genetickou variabilitu mezi jedinci v populaci, že přináší výhody v abioticky proměnlivém prostředí, nebo že naopak zajišťuje svým nositelům klíčovou výhodu v konkurenci či přímo koevolučním souboji s ostatními liniemi. Jednotlivé koncepty se navíc mezi sebou zpravidla nevylučují, což ztěžuje jakékoli definitivní testování souvisejících hypotéz.

Většina autorů se při testování výše uvedených teorií obrátila na druhotně nepohlavní eukaryotické linie. Těch je velké množství (ostatně mezi ně spadá i mnoho druhů ryb, obojživelníků a plazů), většinou se ale jedná pouze o jednotlivé druhy či rody. Panuje proto důvodné podezření, zda nejde pouze o jakési evoluční oportunisty, kteří nemají v delším časovém měřítku šanci obstát. Z tohoto důvodu jsme se zaměřili pouze na linie, které se prokazatelně rozmnožují nepohlavním způsobem nejméně milion let. Takových skupin jsme nakonec objevili osm.

Na základě literárních informací o prostředí obývaném těmito skupinami a jejich nejbližšími pohlavními příbuznými jsme testovali, zda se starobyle nepohlavní linie vyskytují přednostně v abioticky, bioticky, nebo celkově homogennějších a méně proměnlivých prostředích. Ukázalo se, že platí poslední možnost. U šesti testovaných dvojic obývala starobyle nepohlavní skupina bioticky stabilnější prostředí, u pěti abioticky stabilnější a zbylé dvojice se v charakteru obývaného prostředí de facto nelišily. I přes malý soubor dat byly naše výsledky statisticky signifikantní.

Ještě zajímavější jsou ale vedlejší výsledky našeho průzkumu. Předně, stabilita prostředí není funkcí prostředí samotného, ale také vlastností a přizpůsobení toho kterého organismu. Vířník například může obývat na první pohled velmi proměnlivé prostředí vysychajících kaluží. Pokud ale při první známce nepříznivých podmínek přejde do odolných neaktivních stádií a krizi „přespí“, jeho subjektivní prostředí zůstane velmi homogenním. Kromě toho se ukázalo, že starobyle nepohlavní organismy preferují přisedlý život na dně, nápadně často žijí v půdě, nebo že se nikdy nejedná o aktivní lovce a parazity. Některé starší hypotézy, například že starobyle nepohlavní linie využívají alternativní metody výměny genetického materiálu, nebo že se zpravidla jedná o organismy opečovávané jinými druhy, naopak příliš podpořené nebyly.

Výsledky provedené studie odpovídají předpokladům teorie zamrzlé plasticity. Podle té by se pohlavní druhy měly vyznačovat schopností rychle a operativně reagovat na změny prostředí, zatímco nepohlavní spíše schopností pomalu a dokonale se přizpůsobovat stabilním podmínkám. Co bychom dnes udělali jinak? Asi bychom si hlavně dobře rozmysleli, zda již nastal čas se do podobného srovnání pouštět. O kandidátech na starobyle nepohlavní linie se toho ví málo a s jistotou takřka nic. Většinou se navíc jedná o podivné organismy obývající okrajová prostředí. Statistické testování tak malého souboru dat rovněž bylo spíše orientační. Studie založená na větším množství dlouhodobě úspěšných nepohlavních skupin nebo lépe kvantifikovatelných znacích by však mohla přinést robustnější závěry.

[1] Toman, J., Flegr. J. General environmental heterogeneity as the explanation of sexuality? Comparative study shows that ancient asexual taxa are associated with both biotically and abiotically homogeneous environments. Ecology and Evolution. 2017,8:1-19. DOI / PDF

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *