E-mail | SIS | Moodle | Helpdesk | Knihovny | cuni.cz | CIS Více

česky | english Přihlášení



Naši vědci zkoumali nejstarší spermie

Korýši lasturnatky jsou mezi odborníky pojmem. Je tomu tak kvůli jedné jejich zvláštnosti - obřím spermiím. Dva vědci z naší fakulty se nedávno stali součástí mezinárodního týmu zoologů, který potvrdil, že tito podivuhodní živočichové mají tuto zatím stále záhadnou vlastnost již přinejmenším 20 miliónů let.

 

.

Rekonstrukce spermie fosilní lasturnatky Heterocypris collaris, nalezené v australském Queenslandu. Ilustrace: kolektiv autorů pod vedením Renate Matzke-Karasz.

Obří spermie, předávané do těla samic  “spermatickou pumpou“ nejsou v živém světě zas až tak úplnou vzácností. Lasturnatky, tedy zástupci třídy korýšů Ostracoda, jsou však přeci jen ještě o něco speciálnější, než například některé druhy octomilek, jejichž samci podobně “absurdní” buňky produkují také.  Spermie lasturnatek jsou nejen nesmírně dlouhé a kvůli tomu uskladňovány v těle stočené jako vlákno na cívce, ale také u nich zcela absentuje typický rys drtivé většiny spermií, tlačný bičík. Kombinace těchto zvláštností z nich učinila velice zajímavou skupinu pro studium evoluce rozmnožování: z hlediska evolučního biologa totiž představují mezi vědci tolik oblíbenou “záhadu”.

.

Lasturnatky je možné považovat za "živoucí fosílie". Jejich evoluční historie sahá až hluboko na začátek prvohor. Ilustrace: kolektiv autorů.

 

„Odborníci dosud předpokládali, že produkce pětkrát až desetkrát delších spermií, než je živočich sám, je příliš náročná a tudíž neefektivní. Evoluční biologové proto usuzovali, že takoví živočichové jsou odsouzení k vyhynutí, že se jedná o slepou vývojovou linii,” vysvětluje doktorka Symonová z katedry zoologie naší fakulty, která byla společně s kolegou Liborem Mořkovským spoluautorkou článku mezinárodního týmu vědců, uveřejněného nedávno v prestižním odborném časopise Proceedings of the Royal Society B.

.

Představu o délce fosilních spermií získali vědci porovnáním s délkou spermií současných druhů. Ilustrace: kolektiv autorů.

 

V dnešním světě však lasturnatky čile prosperují. Znamená to tedy, že se jejich neobvykle velké spermie vyvinuly teprve nedávno a že je čeká brzké evoluční zapomnění? Sama dr. Symonová se před pěti lety podílela na analýze fosilizovaných pohlavních orgánů těchto korýšů starých 100 miliónů let, které pocházely ze souvrství v severovýchodní Brazílii. Tato studie podala nepřímé důkazy o dlouhověkosti obřích spermií u lasturnatek. Jednoznačný paleontologický důkaz, který by nezvratně přesvědčil celou zainteresovanou vědeckou obec, však zatím stále chyběl. Tedy – až do nedávna. Definitivní slovo měl šťastný nález ze slavné lokality Riversleigh v severovýchodním Queenslandu. Místo, kde došlo k nálezu, bylo před 16 - 23 milióny let jeskynním jezírkem uprostřed deštného pralesa.

.

Na tomto místě bývala před 20 milióny let jeskyně obklopená bujnou tropickou vegetací. Ilustrace: kolektiv autorů.

 

Lasturnatky druhu Heterocypris collaris, jejichž samečci byli vědeckým kolektivem zkoumáni, jsou asi 1-2 mm dlouzí korýši. Když ale vědci do jejich „lasturek“, tedy vápenatých schránek nahlédli, objevili překvapivě skvěle zachovaný vnitřní svět živočicha. Tento pohled se pochopitelně neotevřel pouhému oku – k výzkumu vědci využili kombinace synchrotronové holotomografie a nanotomografie, který nabízí špičkové mezinárodní pracoviště  European Synchrotron Radiation Facility ve francouzském Grenoblu.

.

Fosílie lasturnatky  zobrazená elektronovým mikroskopem. Ilustrace: kolektiv autorů.

 

Jednou ze zachovaných orgánových soustav byly i párově uspořádané orgány rozmnožovací a to dokonce včetně tzv. Zenkerova orgánu, který tito korýši využívají k pumpování spermií do těla svého protějšku. U několika fosilních samic se dochovala párová receptakula – váčky, v nichž oplodněné samice uchovávají spermie přijaté od samců, a dlouhé spirální kanálky (připomínající klubko provazu), které samicím slouží k roztřídění spermií. Ještě bližší průzkum ukázal, že pohlavní ústrojí samců i oplodněných samic obsahovala i fosilizované obří spermie. Jejich délku odhadují vědci až na desetinásobek délky živočicha samotného. Současné zobrazovací možnosti však umožňují ještě více. Podrobnější průzkum velkého množství spermií pomohl odhalit i buněčné struktury a organely včetně velmi nezvykle utvářeného buněčného jádra vinoucího se jejich vnitřkem.

.

Na průřezu fosilní lasturnatkou, zobrazeném pomocí výpočetního tomografu, jsou dobře patrné Zenkerovy orgány i samotné obří spermie. Ilustrace: kolektiv autorů.

 

A jak je vlastně možné, že se jednotlivé spermie, a ještě navíc tak morfologicky komplikované zachovaly v podobě, v níž je mohli vědci zkoumat do takových detailů? Svou roli při souhře výjimečně příznivých tafonomických podmínek měli podle autorů studie netopýři, kteří vodu jeskynního jezírka obohacovali o komponenty (zejména fosfor), jež přispěly k rychlé mineralizaci měkké tkáně až na úrovni mikroskopických detailů.

 

Australský nález, který pochází z vrstev spodního miocénu, tak byl rázem katapultován hned na dvě první místa současně. Jde jednak nejstarší, jednak vůbec nejdelší fosilní živočišné pohlavní buňky vůbec. (V absolutní délce jej však stále “poráží” spermie octomilek, které mohou po “rozmotání” dosahovat délky i pěti centimetrů.) Zároveň také usvědčuje lasturnatky z toho, že obří spermie využívají již milióny let a že tedy nejde o nějaký překotný evoluční výstřelek z poslední doby. Zda jde však o vlastnost skutečně adaptivní je otázka, kterou tento výzkum v podstatě otevřel.

Michal Andrle, Radka Symonová

Reference:

R. Matzke-Karasz, J. V. Neil, R. J. Smith, R. Symonova, L. Morkovsky, M. Archer, S. J. Hand, P. Cloetens, P. Tafforeau. Subcellular preservation in giant ostracod sperm from an early Miocene cave deposit in Australia.Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, 2014; 281 (1786): 20140394 DOI: 10.1098/rspb.2014.0394

Publikováno: Pondělí 19.05.2014 12:30

Akce dokumentů

Kategorie: