Vliv polyploidizace a hybridizace na fyziologii reprodukce u ryb
Abstrakt
Pohlavní rozmnožování je jedním z nejběžnějších rysů eukaryot a také jedním z nejdiskutovanějších témat v biologii. Zahrnuje komplikované genové regulační sítě koordinující meiotické dělení, rekombinaci a produkci haploidních gamet. Ačkoli jsou tyto dráhy vysoce konzervované, byly v průběhu evoluce opakovaně mnoha způsoby modifikovány. Je dobře známo, že mezidruhová hybridizace a polyploidizace mění reprodukční potenciál jedince a oba jevy jsou běžně spojeny s asexualitou, tj. produkce klonálních gamet. Asexualita přitáhla značnou pozornost jako vynikající model pro studium evolučních výhod a nevýhod sexuálního rozmnožování a kvůli četným asociacím s polyploidií byly asexuální organismy také považováni za potenciální chybějící články při tvorbě polyploidních druhů. Nicméně asexuální eukaryotické linie nejsou snadno definovatelnou skupinou. Jsou distribuovány po celém stromu života a využívají široké spektrum nezávisle vzniklých mechanismů pro produkci klonálních gamet. Tyto mechanismy se mohou znatelně lišit i mezi blízce příbuznými taxony, od zcela ameiotických procesů po procesy zahrnující signifikantní modifikace v meiotickém dělení, které mají různé evoluční důsledky pro každou asexuální linii. Je proto důležité porozumět tomu, zda existují nějaká obecná pravidla v procesech vedoucích k opuštění sexuálního rozmnožování nebo indukci sterility.
Tato práce zkoumá vliv hybridizace a polyploidie na modifikace gametických buněk u několika taxonů ryb. První výzkum byl zaměřen na regulaci produkce neredukovaných gamet u asexuálních allotriploidních samic Cobitis elongantoides-taenia-taenia. Přirozeně je toho dosaženo prostřednictvím premeiotické endoreduplikace (PMER) a následným párováním sesterských chromatid. Bylo zjištěno, že regulace PMER je výlučným znakem samic, ale provedení PMER závisí na hybridním původu zárodečných buněk. Z tohoto důvodu je fenotyp asexuality u sekavců spojen s fenotypovou diferenciací pohlaví. Za druhé byly zkoumány charakteristiky spermií F1 hybridů kapra obecného a karase stříbřitého za účelem vyhodnocení morfologických poruch spermií. Samci vykazovali klasickou hybridní dysgenezi, protože jejich reprodukční potenciál byl negativně ovlivněn hybridizací pravděpodobně kvůli velké divergenci mezi druhy. Ačkoli většina spermií byla aneuploidní nebo polyploidní, malá část spermií byla schopna oplození a dala vzniknout F2 generaci. Za třetí byly zkoumány zárodečné buňky ancestrálního hybrida Poecilia formosa za účelem popsání PMER dráhy, nicméně bylo zjištěno, že tento druh pouze exprimuje počáteční meiotické geny, ale samotná meióza neprobíhá. Proto P. formosa představuje vzácnou výjimku apomixie u ryb. Nakonec byl publikován protokol zaměřený na produkci triploidních zebřiček Danio rerio. Přestože hlavním cílem této práce bylo vytvoření sterilních recipientů pro účely transplantace zárodečných buněk, triploidní zebřičky rovněž představují vynikající příležitost pro studium vlivu autopolyploidizace na sexuální diferenciaci, neboť všechny triploidní zebřičky byly potvrzeny jako samci.