Komentář české spoluautorky ke článku v časopise Science

Komentář české spoluautorky Radky Symonové (Katedra zoologie, Přírodovědecká fakulta Univerzity Karlovy) ke článku "Sexual Intercourse Involving gang Sperm in Cretaceous Ostracode" (Matzke-Karasz R, Smith RJ, Symonová R, Miller CG & P Tafforeau) publikovaném 19. 6. 2009 v časopise Science.

* * *

Náš článek přináší důkazy o přítomnosti tzv. obrovských spermií u samců a oplodněných samic 100 milionů let starých mikroskopických korýšů skupiny lasturnatky (Ostracoda). Důvodů, proč byl tento článek přijat k publikování v tak prestižním časopise, jako je Science, je hned několik. Jednotlivě samy o sobě by na Science určitě nestačily.

V zásadě jde o souběh více faktorů, do detailů promyšlenou koordinaci výzkumu a aplikaci špičkových technologií. Objektem našeho zájmu byly mimo jiné zcela mimořádně zachované mikrofosílie sladkovodní lasturnatky druhu Harbinia micropapillosa pocházející ze 100 milionů let starého souvrství, tzv. Santana Formation, v severovýchodní Brazílii. Tyto mikrofosílie se ukládaly ve velmi jemném sedimentu, který umožnil zachování i nevápenatých částí těla. Běžně se lasturnatky ve fosilním stavu zachovávají v podobě vápenaté schránky která, jak název napovídá, není nepodobná lasturám mlžů a je tvořena dvěma lasturkami.

K zachování jiných částí než lasturek dochází ve fosilním záznamu velmi výjimečně a takové exempláře vždy představují unikátní zdroj informací. Již pozorování ve skenovacím elektronovém mikroskopu (SEM) odhalilo natolik dobře zachované detaily končetin, že podle nich bylo možné popsat tento druh podobným způsobem, jak tomu bývá u žijících lasturnatek. Díky SEM byly dobře patrné i příústní končetiny. Vyvstala tedy otázka, zda i pod lasturkami nejsou zachované stopy alespoň některých vnitřních orgánů.

"Fosílií se nesměl dotknout nikdo jiný než Museem určený kurátor." Radka Symonová Natural History Museum

            Jedinou možností, jak tuto otázku zodpovědět a nezničit tak vzácné mikrofosílie pečlivě střežené ve sbírkách Natural History Museum v Londýně (fosílií se nesměl dotknout nikdo jiný než Museem určený kurátor), bylo využití unikátní a hlavně nové metody zvané holotomografie. Od klasické počítačové tomografie (CT), běžně aplikované v medicíně, se holotomografie liší vyššími rozlišovacími schopnostmi (až na úroveň 1 µm) a hlavně dosažením vysokého kontrastu i u objektů sestávajících z málo kontrastních složek. Tzn. že touto metodou je např. možné získat obraz o vnitřním uspořádání 1 mm velké lasturnatky, jejíž tělní dutina byla vyplněna sedimentem. Sediment po rozkladu organické hmoty všechny orgány nahradil, ale obrysy orgánů zůstaly v sedimentu zakonzervovány v podobě „výlitků“ dutin, ve kterých se tyto orgány za života zvířete nacházely. Tzn. že tyto výlitky orgánů jsou také tvořeny sedimentem vyplňujícím i ostatní prostory uvnitř lasturek. Přesně tento pohled se nám naskytl při skenování našich lasturnatek na European Synchrotron Radiation Facility ve francouzském Grenoblu. Synchrotron v Grenoblu je v současné době jediným pracovištěm, kde je možné metodu holotomografie na podobných objektech aplikovat.

Orgány, které jsme byli mj. schopni identifikovat, byly totožné s tzv. párovou spermatickou pumpou (neboli Zenkerovým orgánem) samců a párovým receptakulem seminis samic, tzn. váčky sloužícími k přechovávání spermií v těle samice po kopulaci až do té doby, kdy spermie oplodní vajíčka. Tyto orgány se u žijících zástupců skupiny, kam řadíme i druh H. micropapillosa, vyskytují pouze u těch druhů, u nichž samci produkují již zmíněné obrovské spermie. Představují tedy adaptaci na přenos spermií z těla samce do těla samice a jejich přechování v těle samice až do oplození vajíček.

"Bude tedy nezbytné zrevidovat hypotézy o významu obrovských spermií" Radka Symonová

Spermie bývají nejmenšími buňkami živočišného těla, jejich délka však může dosahovat značných rozměrů. Obří spermie se vyskytují pouze u několika skupin živočichů (např. ptáků či primátů). Nejdelší spermie (až 6 cm) najdeme u mušek náležících druhu Drosophila bifurca. Samotné mušky dosahují velikosti těla několik milimetrů.  D. bifurca tak drží rekord v absolutní délce spermií. U lasturnatek délka spermií může dosahovat až desetinásobku velikosti těla samce i samice.

Evoluční význam obrovských spermií není stále zcela objasněn a dosud existovaly spíše tendence považovat je za evolučně nepříliš udržitelný luxus, odsouzený k nedlouhému trvání. Náš výzkum však na tuto problematiku vrhá zcela jiné světlo, neboť lze odvozovat, že obrovské spermie se ve stejné formě u námi zkoumané linie lasturnatek vyskytují nejméně 100 milionů let. To už je z hlediska evoluční biologie nezanedbatelně dlouhá doba, a bude tedy nezbytné zrevidovat hypotézy o významu obrovských spermií alespoň u lasturnatek.

INFORMACE O AUTORCE

Mgr. Radka Symonová (*1980) vystudovala biologii na Přírodovědecké fakultě UK v Praze. V rámci doktorského studia se na Ludwig Maximilians Univesität v Mnichově v letech 2005-2008 zabývala molekulárně-genetickými mechanizmy reprodukčních způsobů živočichů na modelu lasturnatek a metodami vizualizace mikroskopických objektů a jejich 3D rekonstrukcemi. Na katedře zoologie PřF UK v Praze v tomto výzkumu od roku 2008 pokračuje a mj. se zabývá studiem  hemocytických buněk v tělní dutině lasturnatek.

Kontakt na českou spoluautorku článku: Mgr. Radka Symonová Katedra zoologie, Přírodovědecká fakulta Univerzity Karlovy Viničná 7 128 44 Praha mobil: 776 121 054

Za správnost odpovídá:

Mgr. Václav Hájek

Odbor vnějších vztahů

Univerzita Karlova v Praze

tel:  +420 224 491 248

Univerzita Karlova

Univerzita Karlova byla založená v roce 1348 a patří mezi nejstarší světové univerzity. V současnosti má 17 fakult (14 v Praze, 2 v Hradci Králové a 1 v Plzni), 3 vysokoškolské ústavy, 6 dalších pracovišť pro vzdělávací, vědeckou, výzkumnou a vývojovou nebo další tvůrčí činnost nebo pro poskytování informačních služeb, 5 celouniverzitních účelových zařízení a rektorát jako výkonné pracoviště řízení UK. Univerzita má přes 7 500 zaměstnanců, z toho 4 000 akademických a vědeckých pracovníků. Na UK studuje téměř 49 000 studentů (což je zhruba jedna pětina všech studentů v ČR), kteří studují ve více než 300 akreditovaných studijních programech s takřka 660 studijními obory. V bakalářských studijních programech studuje přes 15 500 studentů, v magisterských 26 000 studentů a v doktorských přes 7 000 studentů. Více než 6 000 studentů jsou cizinci. Nejrůznější kursy celoživotního vzdělávání ročně absolvuje přes 15 000 účastníků.