1

Ačkoli je běžné, že samci ryb hrají dominantní rodičovskou roli, těhotenství samců je složitý proces, který je jedinečný pro rybí čeleď Syngnathidae, kam patří dírkonožci, mořští koníci a mořští draci. Výzkumník evoluční biologie z Texaské A&M University Adam Jones a jeho kolegové v laboratoři studují vliv samčí březosti na sexuální role a sexuální výběr partnerů a snaží se pochopit, jak se vyvinuly nové tělesné struktury nezbytné pro samčí březost. Vědci doufají, že díky tomu lépe pochopí evoluční mechanismy zodpovědné za změny ve stavbě organismů v průběhu času.

„Využíváme mořské koníky a jejich příbuzné k řešení jedné z nejzajímavějších oblastí výzkumu v moderní evoluční biologii: původu komplexních znaků,“ řekl Jones. „Plodový váček na samcích mořských koníků a dírkonošů, kam samice během páření ukládají vajíčka, je nový znak, který má obrovský dopad na biologii druhů, protože schopnost samců zabřeznout zcela změnila dynamiku páření.“

Když se mořští koníci páří, samice zasune svůj ovipozitor do samčího plodového váčku (vnější struktura, která vyrůstá na těle samce) a do váčku uloží svá neoplozená vajíčka. Samec pak do váčku vypustí spermie, které vajíčka oplodní. „Nebylo by to tak zajímavé, kdyby líhnivý vak byl jen chlopní kůže, kam samice ukládají běžné rybí jikry, a ty by se vyvíjely ve vaku místo na mořském dně,“ řekl Jones. „Ale březost samců u některých druhů mořských koníků a dírkonožců je fyziologicky mnohem složitější.“

Poté, co samice uloží neoplozená vajíčka do samce, vnější obal vajíček se rozpadne a kolem vajíček ve vaku vyroste tkáň samce. Po oplození vajíček samec pečlivě kontroluje prenatální prostředí embryí ve svém vaku. Samec udržuje kolem embryí krevní oběh, kontroluje koncentraci solí ve vaku a prostřednictvím struktury podobné placentě poskytuje vyvíjejícímu se potomstvu kyslík a výživu až do porodu.

Těhotenství samců má zajímavé důsledky pro pohlavní role při páření, vysvětlil Jones, protože u většiny druhů samci soupeří o přístup k samicím, takže u samců obvykle pozorujeme vývoj sekundárních pohlavních znaků (například paví ocas nebo paroží u jelenů). U některých druhů dírkonošců jsou však pohlavní role obrácené, protože samci jsou březí a prostor pro snůšku je omezený. Samice tedy soupeří o přístup k volným samcům, a tak se sekundární pohlavní znaky (například pestře zbarvené ornamenty) vyvíjejí u samic pipefish místo u samců.

„Z hlediska výzkumu je to zajímavé, protože není příliš mnoho druhů, u kterých dochází k obrácení pohlavních rolí,“ řekl Jones. „Poskytuje to jedinečnou příležitost studovat pohlavní výběr v tomto obráceném kontextu.“

Pro studium pářícího chování mořských koníků a dírkonošů používá Jonesova laboratoř molekulární markery pro forenzní analýzu mateřství, aby zjistila matku potomků samců. Laboratoř zjistila, že se dírkonošci v zálivu páří podle „klasického polyandrického“ systému, kdy každý samec dostává vajíčka od jediné samice na jednu březost, ale samice se mohou pářit s více samci. Protože se atraktivní samice mohou pářit vícekrát, vede tento systém k velmi silné konkurenci v pohlavním výběru a u samic gulf pipefish se vyvinuly silné sekundární pohlavní znaky, uvedl Jones.

Mořští koníci jsou však v rámci jednoho rozmnožovacího období monogamní a každý mořský koník se páří pouze s jedním jiným mořským koníkem. V tomto systému, pokud je poměr pohlaví vyrovnaný, nedochází k tak velké konkurenci mezi samicemi, protože je dostatek partnerů pro všechny, vysvětlil Jones. U mořských koníků se tedy nevyvinuly tak silné sekundární pohlavní znaky jako u dírkonošů.

Těhotenství samců má také za následek zvrat v chování souvisejícím s pohlavím, uvedl Jones. „Samice vykazují soutěživé chování, které je normálně vlastností samčího typu, a samci jsou nakonec vybíraví, což je normálně spíše vlastnost samičího typu,“ řekl. Jeho laboratoř studuje evoluční kroky vedoucí k tomuto obratu v chování a roli, kterou v této změně hrají hormony.

Jonesova laboratoř také zkoumá, jak se u mořských koníků a dírkonošů poprvé vyvinul snůškový vak. „Velkou otázkou v evoluční biologii je, jak nová struktura získá všechny potřebné geny a části, aby mohla fungovat,“ řekl Jones. „Snažíme se tedy pochopit, jak v průběhu evoluce vznikl snůškový vak a geny potřebné pro samčí březost.“

Jednou ze zajímavých věcí na snůškovém vaku je, že se zřejmě vyvinul nezávisle na sobě vícekrát. Existují dvě hlavní linie mořských koníků a dírkonošů – chobotnatí a ocasatí – a struktura rozmnožovacího vaku se nezávisle vyvinula u každé z těchto skupin, uvedl Jones.

Další oblastí, kterou Jonesova laboratoř zkoumá, jsou evoluční kroky, které vedly k jedinečnému celkovému tvaru mořských koníků. „Jak se z obyčejně vypadající staré ryby stane něco opravdu neobvyklého, jako je mořský koník?“ ptá se Jonesová. Jones řekl. „Je v tom zahrnuto mnoho evolučních kroků.“

Jones vysvětlil, že prvním krokem v evolučním procesu bylo prodloužení těla ryby, které laboratoř v současné době studuje. Dalším krokem bylo přidání dalších jedinečných strukturálních rysů, které mořští koníci mají, jako je například ohýbání ryby do jejího jedinečného tvaru. Hlava mořského koníka je neobvyklá, protože na rozdíl od většiny ryb svírá hlava mořského koníka s tělem úhel 90 stupňů, vysvětlil Jones. Mořští koníci mají také předsunutý ocas, což znamená, že na rozdíl od většiny ryb mohou používat svůj ocas k uchopování věcí.

„To všechno jsou zajímavé změny a nás zajímá, jak tyto nové vlastnosti vznikly a jaké evoluční kroky k nim vedly,“ řekl Jones. „Nakonec doufáme, že získáme hlubší vhled do některých evolučních mechanismů zodpovědných za neuvěřitelné změny ve struktuře organismů, k nimž došlo během historie života na Zemi.“