Prečo existuje sex?

V predchádzajúcich článkoch sme sa zamysleli nad tým, prečo sa u zložitejších foriem života bežne (ale nie výlučne) stretávame s duálnosťou pohlaví v podobe samca a samice. Je veľmi pravdepodobné, že to majú na svedomí drobunké bunkové organely – mitochondrie, ktoré sa dedia iba v materskej línii.

Prečo však vôbec pohlavné rozmnožovanie existuje?

V prírode, ktorej evidentne vládnu jednoduché, no striktné pravidlá prirodzeného výberu by pohlavný rozmnožovací proces, ktorý je neskutočne prekomplikovaný, rozšafne plytvá zdrojmi a je háklivý na akékoľvek omyly nemal mať teoreticky žiadnu šancu na prežitie. V najlepšom prípade by mohol tichúčko dožívať ako nejaká výstrednosť.

V jednobunkovom prokaryotickom svete baktérií sa praktizuje výlučne nepohlavné množenie. To spočíva v rozdelení samotného rodiča na jeho dve identické kópie – klony. Ak dôjde u baktérie-rodiča k mutácii, túto zákonite zdedia všetci potomkovia. Ak dôjde k ďalším aj u nich, aj tie sa kopírovaním genómov prenesú. Táto cesta je prakticky jednosmerná, ako keď sa otáča rapkáč- aj sa to volá „Muller’s ratchet„. Spôsobuje, že sa v konečnom dôsledku celá populácia môže mutačne „prehriať“ a pod vplyvom nakumulovaných negatívnych mutácií zdegeneruje a vyhynie. Ako to potom do pekla tie krpaté bunky robia, že tejto planéte dominujú už bezmála 4 tisíc miliónov rokov? V prvom rade kašlú na osud jedincov, zmutované bunky proste vyhynú a tie šťastnejšie pokračujú v horúčkovitom množení až do vyčerpania zdrojov v danom prostredí. Majú však v zálohe aj ďalší trumf, ktorý my – prekomplikované eukaryoty – použiť nedokážeme.

Volá sa „horizontálny prenos génov„. Ide o schopnosť odovzdávať a prijímať gény medzi jedincami takpovediac za jazdy počas života. Akoby sme boli my schopní odovzdať komukoľvek (nielen potomkom) gén pre odbúranie laktózy, keď ho má poškodený. Baktéria sa náhodou môže práve poškodeného génu zbaviť alebo funkčnú verziu príjať. Genóm baktérií je aj vďaka tomuto procesu oveľa jednoduchší a na rozdiel od toho nášho zbavený dávnych nefunkčných evolučných pozostatkov.

Na rozdiel od nepohlavného rozmnožovania všetkých baktérií (ale aj mnohobunkovcov najrôznejších druhov) pohlavné rozmnožovanie obsahuje vo svojej podstate paradox – delením jedincov na pohlavia sa znižuje pravdepodobnosť rozmnožovania (samica musí stretnúť samca a naopak, stretnutie napr. samec+samec  nič neprináša, iba ak problémy). Úplne najhorší scenár je paradoxne ten, ktorý je vďaka spomenutým mitochondriám normou – mať pohlavia dve. To znižuje šancu stretnúť vyvoleného/vyvolenú zväčša na polovicu!

Prakticky všetky mnohobunkové tvory v biosfére  uprednostňujú pohlavné rozmnožovanie (praktizujú ho aspoň príležitostne, niekedy po viacerých klonovaniach). Výsledkom je potomstvo, ako napríklad to ovocie na titulnom obrázku. Sex teda musí prinášať taký benefit, ktorý jeho drvivú dominanciu v mnohobunkovom svete odôvodňuje. A nemyslí sa číra slasť z neho, ktorú zažívame my a asi pár podobne komplexných tvorov. Čerešni alebo rybe, u ktorých k pohlavnému styku nedochádza by sa naše pocity ťažko vysvetľovali.

Dôvod existencie pohlavného rozmnožovania je hlboký, pragmatický a genetický. Naše sebecké gény takýmto pomerne komplikovaným spôsobom zabezpečujú svoju kvalitu. Ústredným pojmom celého tohto divadla je prekríženie (ang. crossing-over) chromozómov. Keďže táto téma má rovnako zásadný zmysel ako fundamentálne „Kto som?“, „Odkiaľ prichádzam?“, „Ako sme hrali s Čechmi?“, „Je tam ešte pivo?“, dovolím si venovať zvyšok článku technike a prínosom sexu (nie kopulácie, o tom ctený čitateľ nájde iné pestré publikácie a TV kanály).

Naša unikátnosť sa rodí mimo nás, konkrétne v čase, keď sa u rodičov špeciálnym bunkovým delením – meiózou – vytvoria  vajíčko alebo spermia, z ktorých sa raz zrodíme. Samotná meióza je najmenej na jeden semester skúmania, takže to trocha skrátim. Podstata je tá, že pri tomto špeciálnom delení sa z bunky rodiča obsahujúcej dve genetické sady (po jednej od starých rodičov budúceho potomka) vytvorí bunka pohlavná obsahujúca iba jedinú sadu, u človeka 23 chromozómov. Deje sa to v krehkom tanci pospájaných chromozómov, počas ktorého sa odohrá aj kľúčový crossing-over. Akoby si každý tancujúci pár chromozómov „prekrížil nohy“. Výmenou častí chromozómov sa k sebe presunú varianty génov, ktoré nikdy v dejinách života pri sebe pravdepodobne neležali.

Do každej výslednej pohlavnej bunky po deleniach putuje jedna a navyše celkom originálna prekrížením „premixovaná“ sada chromozómov. Takto vytvorená spermia sa stretne s podobne unikátnym vajíčkom a ak sa všetko podarí, svetlo sveta uzrie jedinec s úplne jedinečnou a neopakovateľnou genetickou výbavou. Jeho ďalšiu životnú dráhu zásadne ovplyvňuje, ako životaschopný bol mix génov vo vajíčku a spermii, ako tieto dva budú spolupôsobiť v jednom tele a tiež ako dobre (alebo aj zle) bude táto verzia organizmu fungovať v prostredí do ktorého sa jedinec narodí.

Pohlavné množenie nijako nebráni tomu, aby vznikli aj nevyhovujúce genetické zostavy obsahujúce napr. viaceho nefunkčných kľúčových génov. Práve tieto verzie sú nižšou schopnosťou ich nositeľov prežiť a rozmnožiť sa z populácie eliminované. Tak dochádza k samočistiacej schopnosti pohlavného rozmnožovania. Génov a ich variant sú desiatky tisíc, takže nič také ako „dokonalý jedinec“ neexistuje, ale príroda týmto procesom selektuje a v ďalšom množení uprednostňuje tých, ktorý zhodou okolností zdedili menej poruchové gény, resp. skupiny variánt génov, ktoré v danej ekologickej nike lepšie prosperujú. Takto neustále a dokola bojuje s mutáciami, ktoré sú pôvodcom mnohého trápenia jedincov, ale aj zdrojom všetkej variability v živom svete.

Na záver dodajme, že sme veľmi pravdepodobne prvým druhom v dejinách života na Zemi, ktorého jedince sa pokúšajú gilotíne genetických daností u menej šťastných jedincov systematicky vyhnúť, alebo jej pád aspoň spomaliť. Deje sa to po tisícročiach bezmocnosti a nevedomosti a po prekonaní jedovatých a zhubných predsudkov o „Božom treste“, ktorý stihol deti s vážnejším postihnutím, či ich rodičov za údajné hriechy, ktoré spáchali. Až posledné desaťročia umožňujú pochopiť a vzoprieť sa. Darovať čo najkvalitnejší život ľuďom, ktorým slepá náhoda miešania génov pri pohlavnom rozmnožovaní nedopriala. Ako mnoho by sme dnes vedeli napríklad urobiť pre hudobného génia Chopina s jeho cystickou fibrózou a ďalších, ktorí tak výrazne obohatili to ľudské v nás. Pracovať s týmto poznaním však musíme oveľa opatrnejšie ako pri spoznávaní atómového jadra. Tu totiž ide o atómy našich najdrahších….