Foto: © palau83 / Dollar Photo Club

Müllerova rohatka: odstraňuje sex škodlivé mutace?

Řekneme-li o sexu, že přetrhává kombinace genů, pak jsme jej bezmála definovali. Genetikové velice naříkají, že sex redukuje „vazebné nerovnováhy“. Chtějí tím říct, že nebýt rekombinace, byly by geny, které jsou spolu svázány, jako gen pro modré oči a gen pro blond vlasy, svázány navždy. Pak by se nemohlo stát, že by někdo měl modré oči a hnědé vlasy nebo hnědé oči a blond vlasy. Díky sexualitě se vysněné ideální kombinace nutně rozpojí prakticky už ve chvíli, kdy se našly. Sex neposlouchá užitečný příkaz: „Neopravuj to, co funguje.“ Přispívá tak k nahodilosti. (Stearns, 1987; Michod, Levin, 1988)
Pozdní osmdesátá léta byla svědkem posledního oživení teorií o „prospěšných“ mutacích. Mark Kirkpatrick a Cheryl Jenkinsová z Texaské univerzity se nezabývali dvěma samostatnými vynálezy, ale pravděpodobností, s jakou může být totéž vynalezeno dvakrát. Představte si například, že by geny pro modré oči zdvojnásobovaly plodnost, takže modroocí lidé by měli dvakrát tolik dětí než lidé hnědoocí. Na počátku mají všichni hnědé oči. První mutace, při níž hnědooká osoba získá modré oči, by neměla žádný dopad, protože gen pro modrookost je recesivní. Dominantní gen pro hnědookost na druhém chromozomu by maskoval jeho účinky. Až poté co by se oženili dva potomci původního mutanta a jejich geny pro modrookost by se setkaly v jejich potomkovi, projevila by se velká výhoda modrých očí. Oženit by se ovšem mohli jen díky sexualitě, jen díky ní by se jejich geny setkaly. Tak to alespoň tvrdí zastánci segregační teorie sexuality. Je zajisté logická a nelze v ní najít rozpory. Zcela jistě je jedním z pozitivních důsledků sexu. Bohužel její dopady jsou příliš slabé, takže nám nemůže posloužit jako hlavní vysvětlení všudypřítomnosti pohlavního rozmnožování. Matematické modely ukázaly, že by se její pozitiva projevila až po 5 tisících generacích, což je doba, během níž by asexuální tvorové nad sexuálními tvory dávno zvítězili. (Kirkpatrick, Jenkins, 1989; Wiener, Feldman, Otto, 1992)
V posledních letech se genetikové začínají odvracet od prospěšných mutací a uvažují o mutacích zhoubných. Říkají, že sexualita je způsob, jak se negativních mutací zbavit. Počátky těchto úvah lze vystopovat do šedesátých let, kdy je formuloval Hermann Müller, jeden z otců teorie o vikáři z Bray. Müller strávil většinu své vědecké kariéry na Indianské státní univerzitě a svůj první vědecký článek publikoval už v roce 1911. V následujících desetiletích přispěl vědě skutečnou záplavou myšlenek a experimentů. Roku 1964 přišel na jeden ze svých nejlepších nápadů, jenž se později proslavil jako „Müllerova rohatka“. Zjednodušený příklad bych popsal následovně: V akváriu je deset perlooček, ale pouze jedna z nich nenese žádnou zhoubnou mutaci; všechny ostatní mají alespoň jednu malou vadu. V každé generaci se průměrně jen pět perlooček dokáže rozmnožit dříve, než je sežerou ryby. Bezvadná perloočka má šanci 1 : 2, že se nerozmnoží. Nejpostiženější perloočka je na tom stejně, přesto však je mezi nimi rozdíl. Jakmile je bezvadná perloočka mrtvá, může se její stav obnovit jen tak, že nějaká prospěšná mutace opraví vadu jiné perloočky – což je velmi nepravděpodobné. Perloočka se dvěma vadami se může obnovit velice snadno – stačí jedna negativní mutace na kterémkoli genu perloočky s jednou vadou. Jinými slovy, náhodná ztráta jistých linií potomstva způsobí, že průměrný počet vad postupně narůstá. Rohatka je ozubené kolo se západkou, které se snadno pohybuje na jednu, zato jen velmi těžko na druhou stranu. Obdobně se v organismu nevyhnutelně hromadí genetické vady. Pohyb rohatky lze zastavit jedině tak, že se bezvadná perloočka sexuálně rozmnoží a před svou smrtí předá své bezvadné geny dalším perloočkám. (Müller, 1964)
Princip Müllerovy rohatky se projeví, když rozmnožujete kopie kopií nějaké písemnosti. S každou další kopií se zhoršuje kvalita. Jen když pečlivě uchováte bezvadný originál, můžete znovu získat bezvadnou kopii. Představte si však, že originál skladujete v šanonu se všemi kopiemi a znovu kopírujete vždy až ve chvíli, kdy vám zbývá jen jeden exemplář. Pravděpodobnost, že se zbavíte originálu, je stejná jako pravděpodobnost, že se zbavíte kopie. Jakmile nemáte originál, bude nejlepší dostupná kopie horší než její původní předloha. Naopak vyrobit horší kopii není problém, stačí, když náhodou okopírujete nejméně kvalitní písemnost ze svazku.

Graham Bell z McGillovy univerzity exhumoval kuriózní debatu, která rozpalovala biology z přelomu století, a to, zda má sex omlazovací účinek. Ony dávné přírodovědce zaráželo, že když v nádobě chovali populaci prvoků, kteří měli dostatečný přísun potravy, ale nedostali možnost sexuálně se rozmnožovat, začala se postupně snižovat jejich vitalita, tělesné rozměry a rychlost (asexuálního) rozmnožování. Při nové analýze starých experimentů nalezl Bell jasné důkazy fungování efektu Müllerovy rohatky. V prvocích, kteří se nemohli sexuálně množit, se postupně hromadily zhoubné mutace. V případě použitých prvoků, nálevníků, celý proces urychlil jejich zvyk podržet si geny sloužící pohlavnímu rozmnožování na jednom místě buňky a pro každodenní život používat jejich kopie. Zkoumaní tvorové své geny při nepohlavním rozmnožování kopírují uspěchaně a nepřesně, takže všechny vady se kumulují obzvlášť rychle. Při sexualitě nálevníci mimo jiné odhazují kopie svých genů a vytvářejí si nové podle pečlivě uschovaných originálů. Bell jejich jednání srovnává s výrobcem křesel, který vždy pracuje podle posledního křesla a napodobí ho se vším všudy včetně chyb, přičemž se jen někdy vrací k originálnímu výkresu. Nálevníky tedy sex skutečně omlazuje. Pokaždé když si ho dopřejí, se současně zbaví chyb, které nashromáždilo jejich zvlášť rychlé asexuální plození. (Bell, 1988)
Bell dospěl ke kuriózním závěrům. Když je populace malá (má méně než 10 miliard jedinců) nebo když organismy nesou velký počet genů, dopadá efekt rohatky na asexuální linie zvlášť tvrdě. To proto, že v malé populaci je pravděpodobnost ztráty bezchybných jedinců vyšší. Takže tvorové s velkými genomy a relativně malými populacemi (10 miliard je o něco méně než dvojnásobek počtu lidí na Zemi) se velice rychle dostanou do potíží. Naopak tvorové s malými genomy a obrovskými populacemi mohou být bez obav. Bell vypočítal, že druh, který má být velký (a tedy nepočetný), se musí množit sexuálně. Skutečně malí tvorové tedy sexualitu nepotřebují.
Bell rovněž propočítal, kolik sexu, respektive rekombinací dokáže rohatku zastavit. Malí tvorové si vystačí s nižší proporcí sexuálního množení. Perloočky potřebují sex jen jednou za několik generací, kdežto lidé v každé generaci. Ba co víc, James Crow z Wisconsinské státní univerzity v Madisonu ukázal, že Müllerovou rohatkou lze vysvětlit relativně vzácný výskyt rozmnožování pučením – zvláště mezi zvířaty. Většina nepohlavně se rozmnožujících druhů se zdánlivě zbytečně namáhá, aby své potomky produkovala jen z jediné buňky (vajíčka). Proč? Crow se domníval, že vady, které by vajíčko jednoduše zabily, se mohou do pupenu snadno propašovat. (Crow, 1988)
Pokud efekt rohatky trápí pouze velké organismy, proč se k sexuálnímu rozmnožování uchyluje tolik malých tvorů? Vždyť k zastavení Müllerovy rohatky stačí jen občasné sexuální epizody; není nutné, aby na nepohlavní množení zcela zapomnělo tolik zvířat.

tento text je úryvkem z knihy
Matt Ridley: Červená královna. Sexualita a vývoj lidské přirozenosti
Argo a Dokořán, nové vydání 2022
O knize na stránkách vydavatele

obalka-knihy

Protijedy hyoscyaminu, skopolaminu a atropinu: inhibitory cholinesterázy

Cholinergní deficity spojované se skopolaminem napodobují kognitivní poruchu u Alzheimerovy choroby, což přispívá k „cholinergní …

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

Používáme soubory cookies pro přizpůsobení obsahu webu a sledování návštěvnosti. Data o používání webu sdílíme s našimi partnery pro cílení reklamy a analýzu návštěvnosti. Více informací

The cookie settings on this website are set to "allow cookies" to give you the best browsing experience possible. If you continue to use this website without changing your cookie settings or you click "Accept" below then you are consenting to this.

Close