„Když se maminka a tatínek mají rádi...“ začíná obávaný rozhovor s dětmi o tom, jak se na svět dostávají miminka. Většina rodičů má, jak už to z definice slova rodič vyplývá, alespoň nějakou představu o tom, jak ke vzniku života dochází. Armáda milionů spermií vyrazí z mužského údu směrem k ženskému vajíčku. První, nejrychlejší spermie, která se k vajíčku hbitě probojuje, vyhrává genetický závod a pokusí se s vajíčkem spojit. Tak dojde k oplodnění vajíčka a předání genové informace té konkrétní spermie.
Detailní pohled na lidské vajíčko oplodňované spermií
Aktivní spermie tedy dobývají pasivní vajíčko. Selekce „nejlepší spermie“ probíhá buď ve fázi „závodu k vajíčku“, nebo pak testem uchycení oplodněného vajíčka. Alespoň takto stereotypně se na moment fertilizace vědci dosud obvykle dívali.
Studie s názvem „Dochází u gamet k námluvám? Důkaz nenáhodných spojení při oplodnění“ vyšla ve vědeckém časopise Genetics (impact factor v roce 2016: 4,556)
Existují však indicie, které naznačují, že vajíčko není v celém procesu pasivním příjemcem. Podle některých vědců dokonce před oplodněním dochází k výměně informací mezi spermií a vajíčkem - k jakýmsi námluvám nebo pracovnímu pohovoru. Nejrychlejší spermie dorazí k vajíčku, ale tam čekají „ve frontě“. Vajíčko si pak do určité míry „vybírá“, který z uchazečů nabízí nejlepší genetickou informaci. K tomuto závěru alespoň došel Joseph Nadeau z amerického výzkumného ústavu PNRI. Výsledky své dlouhodobé analýzy publikoval ve vědeckém časopise Genetics.
Výsledky genetických studií ukazují na aktivitu vajíčka
Nadeau si všiml, že některé distribuce genetických kombinací jsou u potomků častější, nebo naopak méně časté, než by odpovídalo běžným pravděpodobnostem, jak je popisují klasické Mendelovy zákony dědičnosti. „V podstatě lze říci, že si gamety vybírají své partnery,“ shrnul Nadeau svá pozorování.
Popřít univerzálně přijímané Mendelovy zákony nebylo něco, co by Nadeau plánoval. Původně zkoumal interakci dvou konkrétních genů (Apobec1 a Dnd1), ale při pokusech zjistil, že se mu nedaří získávat u potomků očekávaný podíl genetických informací.
Během procesu zvaného „meióza“ dochází k produkci buněk se zredukovaným počtem chromozómů, což umožňuje pohlavní rozmnožování. Reverzní meióza, poprvé popsaná v roce 2015, jde opačným směrem.
Ve své další analýze se proto zaměřil na TRD, což je zkratka označující odchylku v podílu genů po přenosu (transmission ration distortion). K takové odchylce dochází ve chvíli, kdy je podíl některých genů v generaci potomků jiný, než by měl být teoreticky na základě znalosti genetické informace rodičů. Tato odchylka není žádnou novinkou - vědci už minimálně od padesátých let vědí o některých mechanismech, které tuto odchylku mohou způsobit.
Přenos genetické informace má v záasadě čtyři fáze: meiózu, gametogenezi, oplodnění a růst embrya. Dosud byly vědcům známy mechanismy, které vysvětlovaly upřednostnění či potlačení některého genu v první, druhé a čtvrté fázi. Příkladem mohou být geny, které snižují šanci přežití embrya, což v důsledku snižuje jejich podíl v příští generaci potomků.
Nadeau nicméně věří, že objevil nějakou formu ovlivnění i ve fázi oplodnění. Tedy že dochází k určité formě komunikace mezi vajíčkem a spermií před tím, než se spermie sloučí s vajíčkem. Tyto experimenty byly prováděny na laboratorních myších, nikoli na lidských embryích.
Dodejme, že studie je pouze přehledem literatury (tzv. review) a představením hypotézy, nikoli experimentálním ověřením této hypotézy.
Více otázek než odpovědí
Joseph Nadeau ve své práci prezentuje statistické náznaky probíhající „komunikace“. Ale nepředstírá, že by věděl, jak přesně tato komunikace mezi vajíčkem a spermií probíhá. Nastínil nicméně několik spekulativních hypotéz.
Nadeau není sám, kdo je přesvědčen o tom, že je nutné lépe prostudovat moment oplodnění. „Ženská reproduktivní anatomie je tajuplnější a obtížnější na studium, ale mezi biology roste přesvědčení o tom, že ženské buňky hrají při oplodnění zásadnější roli, než se dosud myslelo,“ říká například evoluční bioložka Mollie Mainerová z George Washington University.
Jak by mohla probíhat komunikace mezi vajíčkem a spermií?
Podrobnou revizí literatury Nadeau zjistil, že i další vědci v minulosti zjistili, že dochází k odchylkám od očekávaného podílu genetické informace v dalších generacích. Zjistil však, že vědci obvykle tyto nepravidelnosti dále nezkoumali, případně je vysvětlili jako „vyšší úmrtnost“ embryí s danou genetickou informací. Většina genetiků si ani nepřipouštěla, že by mohlo vajíčko se spermií komunikovat. „Byli jsme zaslepeni našimi zažitými představami,“ domnívá se Nadeau. „Toto je zcela nový způsob, jak lze o oplodnění přemýšlet.“
Závod mužských spermií k vajíčku ženy (umělecké ztvárnění)
Ostatně to, zda během oplodnění ke komunikaci vajíčka se spermií skutečně dochází, zatím stále není zcela jisté. Teorie, kterou Nadeau v říjnu 2017 publikoval, je lákavá. Ale protože zatím není jasný mechanismus této komunikace, představuje především výzvu pro další výzkum. Vědci si při něm budou muset dát zvláštní pozor na to, aby se nespokojili s ustálenými vysvětleními. Nadeau je podle svých slov na skeptické připomínky kolegů připraven: „Když vyloučíte nemožné, to, co vám zůstane, ať je to jakkoli nepravděpodobné, musí být pravda.“
Na závěry je brzy, jde jen o hypotézy, připomíná český biolog
Právě poslední Nadeauva fráze - vypůjčená z Sherlocka Holmese - je ale podle některých vědců zcela předčasná. „Hypotéza (o komunikaci vajíčka se spermií, pozn. red.) je v pořádku, ale data zatím nic nedokazují, jen korelují,“ připomíná v e-mailu redakci Technet.cz český biolog Petr Svoboda z Ústavu molekulární genetiky AV ČR. „Důkazy v podstatě neexistují. Kdybych byl recenzentem Nadeauvy studie, vrátil bych mu ji zpět, aby kritičtěji zhodnotil vlastní hypotézu a alternativní vysvetlení.“
Podle Svobody existují alternativní vysvětlení výsledků: „Mezi recesivní a dominantní mutací je kontinuum. Heterozygot může mít mírný fenotyp, zvlášť u maternálních genů může zpusobit nemendelovskou segregaci.“
Nadeau podle Svobody předložil jen přehled literatury a korelaci dat, nepokusil se hypotézu vyvrátit experimentem. „Takže v tuhle chvíli je to jen zajímavá úvaha, která může vysvětlit některá data, ale není to jejich jediné vysvětlení. Že tato (hypotetická komunikace mezi vajíčkem a spermií, pozn. red.) existuje, bych nevylučoval, ale nijak mě to nepřesvědčilo,“ uzavírá Svoboda.
Aktualizace: Do článku jsme doplnili pohled českého biologa.
