Ewolucja łożyska a seksualna zimna wojna

Lecz niektóre gatunki piękniczkowatych występują rzadko w akwariach, ponieważ w rodzinie znanej z ekstrawagancji są one osobliwościami ze względu na swoje relatywnie buro-szare i czarne kolory. Co ciekawe, łączy je inna dziwaczna i mniej oczywista cecha - posiadają łożyska.

W przeciwieństwie do większości ryb, które składają ikrę (jaja), wszystkie piękniczkowate rodzą żywe młode. Matki odżywiają swoje dzieci wewnątrz własnego ciała. Niektóre wytwarzają jaja i przechowują je w jajnikach dopóki młode nie będą gotowe do pojawienia się na świecie. U innych wyewoluowały narządy, dzięki którym tkanki matki znajdują się tak blisko jej dzieci, że może ona przekazywać składniki odżywcze - innymi słowy łożysko. Anatomicznie narząd ten bardzo się różni od łożyska występującego u kobiet i odżywiającego dzieci, jednakże spełnia tę samą funkcję.

U ssaków łożysko wyewoluowało jeden raz. Lecz u piękniczkowatych wystąpiła ewolucja takich narządów przynajmniej osiem razy w niezależnych od siebie warunkach, a co jest bardzo ważne, w bardzo krótkim okresie czasu. „Łożysko jest bardzo skomplikowanym organem. Wyobraźcie sobie, że oko wyewoluowałoby kilka razu u naczelnych. To jest tego rodzaju złożoność” mówi Bart Pollux z Uniwersytetu Kalifornii w Riverside.

Chwilowo Pollux wykazał, że powstaniu łożyska towarzyszyły drastyczne zmiany w budowie ciała i trybie życia piękniczkowatych. Gatunki posiadające te narządy są znacznie mniej ozdobne. Nie występują u nich wyraźne rytuały zalotów. Samce są mniejsze, lecz ich genitalia są większe. Badacz sądzi również, że ta konstelacja wyraźnie niespokrewnionych cech powstała z tego względu, że łożysko radykalnie zmienia związek pomiędzy matkami a ich rozwijającym się potomstwem.

Gdy zwrócimy uwagę na gatunki składające ikrę, zauważymy, że samica ryby składa jaja z odżywczym żółtkiem zanim zostaną one zapłodnione. W tym momencie jej inwestycja jest zakończona. Najważniejszą decyzją, jaką może podjąć samica jest wybranie dobrego partnera, by jej ikra została zapłodniona spermą najlepszą z możliwych. W takim scenariuszu walka płci rozgrywa się pomiędzy wymagającymi samicami a konkurującymi samcami. Możemy zobaczyć jaskrawe kolory, efekciarskie zaloty, i być może, bardzo znaczne różnice pomiędzy płciami.

U gatunków z łożyskami sprawy się mają inaczej. Matki zaopatrują swoje młode w substancje odżywcze znacznie dłużej, gdyż jeszcze po zapłodnieniu. Otwiera to nowy typ konfliktu – między matka i dzieckiem. Rozwijający się embrion ma się najlepiej, jeżeli pobierze tyle substancji odżywczych od matki jak to możliwe. Matka, jednakże, jeżeli zainwestuje za dużo energii w aktualnie rozwijające się potomstwo, nie będzie mogła dobrze wspomagać rozwoju następnych dzieci. Dlatego u takich gatunków ewolucja powinna powodować coraz większą „chciwość” u dzieci oraz „chytrość” u matek.

A co z ojcami? Jeżeli w opisywanym gatunku nie tworzą się długotrwałe związki, ojciec jest zainteresowany tym, by partnerka inwestowała w swoje potomstwo (którego jest ojcem) a nie w przyszłe dzieci (których ojcem nie jest). Może on mieć wpływ na jej inwestycję ponieważ to jego geny znajdują sie wewnątrz embriona rosnącego w organizmie matki. W ewolucyjnym przeciąganiu liny, gdzie dziecko jest „liną”, geny ojcowskie działają przeciwko genom matki .

Tak więc, wydaje się, że konflikt pomiędzy matką a potomstwem w istocie jest konfliktem pomiędzy samcem a samicą. Lecz zamiast widowiskowej walki podczas rytuałów zalotów i jaskrawych kolorów zmienia się w wojnę przebiegającą w macicy. Jest to zimna wojna pomiędzy płciami. I dlatego, gatunki mające łożyska ewolucyjnie oddaliły się od widowiskowych, efekciarskich cech w kierunku przebiegłych i niedocenianych.

Pollux pierwszy raz spotkał sie z opisana hipotezą w artykule Davida i Jeanne Zeh, opublikowanym w 2000 roku. Jak mówi „nie wiedzieli oni jak przetestować takie predyspozycje, lecz my znaleźliśmy na to sposób” Zorientował się, że musi dysponować dużą rodziną zwierząt charakteryzującą się różnymi cechami i zachowaniami płciowymi, u których kilka razy wyewoluowało łożysko. Piękniczkowate doskonale pasowały do założeń.

Jego zespół w badaniach nad 110 gatunkami wykazał, że posiadaniu łożyska towarzyszy mniejsze prawdopodobieństwo wystąpienia przejaskrawionych cech takich jak miecznikowate ogony, falujące płetwy na grzbiecie, jaskrawe kolory czy też eleganckie zaloty. Przeciwnie, bardziej prawdopodobne było, że samce są mniejsze i mają większe narządy rozrodcze. Porzuciły ostentacyjne pokazy pomagające samicom w wyborze partnera na rzecz cech ułatwiających samcom podkraść się do samic i spokojnie z nimi kopulować.

Zespół wykazał, że prawie wszystkie piękniczkowate z łożyskami mają niezwykłą zdolność: umieją zajść w ciążę w czasie gdy już są ciężarne.Taki talent nazywa się superfetacją i zapobiega monopolowi jednego samca w całym miocie, w wyniku zapłodnienia wszystkich dostępnych jaj. Zamiast ostrożnego wyboru partnerów, samica może kojarzyć się z wieloma samcami i dopuścić do walki ich genów o inwestycję w macicy.

„Teraz wszystko się zgadza” jak mówi Pollux. Wszystkie cechy, jakie opisał wykazały identyczne przesunięcie z wyboru i konkurencyjności przed kopulacją w kierunku subtelniejszych walk prowadzonych później. Zen, jedna z autorów, wyraziła zadowolenie z udowodnienia postawionej przez nią hipotezy. Jak powiedziała „wyniki przedstawionego badania spowodowały wyraźny postęp w rozumieniu selekcji płciowej”.

Oczywiście, pozostaje problem jajka i kury. Czy łożysko powoduje ewolucję innych, cech czy też inne cechy wymuszają ewolucję łożyska? Autorzy skłaniają się do pierwszej możliwości - co wyraźnie sugeruje tytuł artykułu.

Lecz David Haig z Uniwersytetu w Harvardzie, który również badał konflikt rodzic-dziecko, uważa, że ta druga możliwość jest prawidłowa. Jak mówi, pierwsza zamiana polega na przesunięciu z formalnych zalotów w kierunku wymuszonej kopulacji Od tej pory samce, zamiast konkurowania o uwagę, same konkurują wewnątrz jej ciała za pomocą plemników, Haig opisuje superfetację w kontekście konkurencji pomiędzy plemnikami, jako adaptacją umożliwiającą plemnikom „dotrzeć jako pierwsze” i zapłodnić jajo zanim zostanie całkowicie zaopatrzone w żółtko. Samica nadal dodaje odżywcze żółtko do powstałego embriona, co toruje drogę do ewolucji łożyska.

Odniesienie: Pollux, Meredith, Springer & Reznick. 2014. The evolution of the placenta drives a shift in sexual selection in livebearing fish. Nature http://dx.doi.org/10.1038/nature13451

Placenta evolution and a sexual cold war
Tłumaczenie: Elżbieta Pląskowska