Když to dělaj’ buňky s buňkama

Oproti nepohlavnímu rozmnožování přináší řadu nevýhod, přesto je pohlavní rozmnožování mezi eukaryoty široce rozšířené a přechody k druhotně nepohlavnímu rozmnožování jsou vzácné. Právě tento paradox se snaží vysvětlit řada teorií. Velká část jimi zdůvodňovaných výhod pohlavnosti se však na rozdíl od nevýhod nemohla uplatňovat od začátku, a příčiny vzniku pohlavního rozmnožování tak mohou být odlišné od důvodů jeho následného udržování. Ba co víc, je dokonce pravděpodobné, že základní prvky pohlavního rozmnožování původně vůbec nebyly spojené s rozmnožováním.

Prokaryotické obdoby pohlavního rozmnožování

Vznik pohlavního rozmnožování úzce souvisí se vznikem eukaryotické buňky. Zásadní událostí v tomto procesu bylo spojení zástupce domény Archaea či linie jim blízce příbuzné, který se stal předkem buňky samotné, se zástupcem domény Bacteria ze skupiny α-proteobakterií, který se stal předkem mitochondrie.

Pohlavní rozmnožování sestává z redukčního dělení (meiózy), kterým vznikají pohlavní buňky s polovičním množstvím chromozomů, než má dospělý jedinec, a syngamie (splývání dvou takto vzniklých pohlavních buněk). Můžeme mezi prokaryoty nalézt nějaké obdobné procesy?

Relativně jednodušší je situace v případě meiózy, zejména jedné její části – rekombinace. Ta nastává, když se k sobě během prvního meiotického dělení přiblíží odpovídající si chromozomy, na některých místech se překříží a vymění si části dvouřetězců DNA. Molekulární kořeny meiózy pravděpodobně spočívají v několika nezávislých procesech spojených s kopírováním DNA a jejími opravami pomocí homologní rekombinace. Ta umožňuje porovnání s druhým, nepoškozeným dvouřetězcem, správné zarovnání a adekvátní doplnění chybějících nukleotidů.

Zcela ztracená ovšem není situace ani u druhé zásadní části pohlavního rozmnožování – syngamie. U archeí můžeme nalézt jev dost možná zásadní pro naše úvahy o vzniku pohlavního rozmnožování – archeální konjugaci. Jejím účelem je zřejmě oprava poškození genetické informace pomocí již zmíněné homologní rekombinace. Za zhoršených podmínek se jedinci daného druhu shlukují na jednom místě, vytvoří páry buněk nezřídka spojené pozorovatelnými cytoplazmatickými můstky, porovnají svou DNA a opraví dvouřetězcové zlomy. Populace Halobacterium volcanii se dokonce propojují až v jakousi hustě zesíťovanou hmotu.

Nutnost zbavit se přebytečných genů

Jak probíhala evoluce pohlavního rozmnožování? Nevíme. Nabízí se ale celá řada více či méně pravděpodobných teorií.¹⁾ Pohlavní rozmnožování téměř jistě nevzniklo naráz a docela dobře může být jakýmsi slepencem původně nesouvisejících adaptací.

Teorie můžeme velmi zhruba rozdělit do tří skupin. První zdůrazňuje splývání buněk a následnou nutnost řešení problémů vyplývajících z narůstající velikosti genomu. Občas mohlo docházet k tomu, že jeden protoeukaryotický organismus pozřel jiný. Ne vždy se mu jej ale podařilo dokonale strávit a mohlo se stát, že do vlastního genomu zakomponoval chromozom či chromozomy kořisti. Alternativně mohlo za nepříznivých podmínek docházet ke spojování mnoha buněk do shluků, ve kterých mohlo občas rovněž dojít ke splynutí genetické informace dvou jedinců.