Od snubitve do oploditve

Pozdravljeni v oddaji Znanstvene redakcije Frequenza della Scienza na valovih Radia Študent. Tokrat bomo pozornost namenili vsem dobro poznanemu fenomenu, dvorjenju. Osredotočili se bomo na dvorjenje živali in vprašanja, kot so: kaj je dvorjenje, čemu služi in zakaj v naravi do tega pojava sploh prihaja. Prav tako bomo pod drobnogled vzeli nekaj najzanimivejših primerov snubitev, zaključek oddaje pa namenili še rezultatu uspešnega dvorjenja, ki je parjenje.

Dvorjenje v živalskem svetu se močno razlikuje od vrste do vrste, vse od izvajanja elegantnih plesov do konstruiranja zapletenih gnezd. Večini pa je skupno prizadevanje samcev za promoviranje svoje moči, splošnega zdravja in paritvenih zmožnosti. V veliko primerih so takšni prikazi energijsko dragi in riskantni, saj vodijo do zmanjšanja vitalnih surovin in večje izpostavljenosti plenilcem. Več o vlogi dvorjenja nam je zaupal doktor Miloš Vittori z Biotehniške fakultete:

IZJAVA

Teorija naravne selekcije, ki jo je predlagal Charles Darwin, predpostavlja, da so se določene evolucijske adaptacije razvile izključno z namenom zasenčenja tekmecev pri iskanju spolnih partnerjev. Iz Darwinove teorije so znanstveniki in znanstvenice razvili več različnih hipotez o evoluciji preferenc in značilnosti. Mi bomo omenili tri, katerim so raziskovalne ekipe doslej posvetile največ časa in pozornosti.

Prva takšna hipoteza je tako imenovani model dobrih genov spolne selekcije, ki pravi, da se samica nagiba k izbiri samca, ki izkazuje določene indikatorje uspešnih genov, ki jih bo predal svojim potomcem. Ti geni pa naj bi povečali možnost preživetja in uspešne bodoče reprodukcije mladičev. Na primer, svetlost ptičjih peres naj bi nakazovala uspešnost iskanja hrane posameznikov. Peresa namreč postanejo bolj pisana z večjim vnosom karotenoidov, ki so organski pigmenti v mnogih zelenjavah in sadju. Par besed o obstoječih hipotezah in modelu uspešnih genov nam je zaupal doktor Miloš Vittori:

IZJAVA

Hipoteza hendikepa pravi, da nekateri estetski okrasi samcem pravzaprav škodijo, ampak so postali samicam privlačni ravno zato, ker samcem uspe preživeti tudi s tem hendikepom. Denimo, pisanost nekaterih ptic jih naredi bistveno bolj opazne plenilcem. Pisana peresa naj bi tako bila odkrit indikator zmožnosti uspešnega preživetja. Več o tej hipotezi nam je zaupal doktor Vittori:

IZJAVA

Hipoteza senzorične pristranskosti pa predpostavlja, da samci privabljajo pozornost samic preko določenih barv, zvokov in oblik, ki najbolj odgovarjajo njihovemu senzoričnemu sistemu. Samice rib gupi na primer bolj privlačijo samci, okrašeni z velikimi oranžnimi pikami, kar naj bi pričalo o prirojeni senzorični pristranskosti zaznave hrane. Več o teh zanimivih živalih in omenjeni hipotezi nam je zaupal doktor Vittori:

IZJAVA

Dvorjenje je proces, s katerim posameznica ali posameznik izbere svojega partnerja za reprodukcijo in je eden izmed najbolj zanimivih procesov našega biološkega sveta. V grobem poznamo dve obliki privabljanja potencialnih partnerjev. Prva oblika je kemijska, druga je vedEnjska, pri čemer večina živali uporablja oboje. Za začetek si bomo podrobneje pogledali uporabo prve, to je kemijske oblike.

Pogostokrat se živali odločijo za primernega partnerja s pomočjo kemijskih vonjav oziroma feromonov. Feromoni so kemijske substance, ki jih žival izloča z namenom komuniciranja z ostalimi pripadniki iste vrste. Kaj feromoni so in čemu služijo, nam je zaupal doktor Miloš Vittori:

IZJAVA

Številne raziskave pričajo o dejstvu, da feromoni igrajo bistveno vlogo pri spolnem vedenju nevretenčarjev. Na primer, samice ščurkov proizvajajo močan feromon, ki ga lahko samci zaznajo več kilometrov stran. Vsi sesalci pa imamo apokrine žleze, s pomočjo katerih samice izločajo feromonske substance, ki privlačijo samce. Apokrine žleze so žleze z zunanjim izločanjem, mednje pa spadajo žleze znojnice in žleze dišavnice. Srne denimo drgnejo svoje zadnje noge, kjer je največja koncentracija njihovih apokrinih žlez, ob drevesna debla in s tem privabljajo potencialne partnerje.

Raziskovalci in raziskovalke so se do sedaj mnogokrat osredotočili na feromonske učinke pri miših. Ob ločitvi samcev od samic so se slednjim ustavili redni ovulacijski cikli. Ko pa so samice izpostavili urinu samca, so se spolni cikli nemudoma vrnili. Če oplojena mišja samica pride v stik s feromoni nepoznanega samca, zarodek takoj splavi in nato postane spolno receptivna za novega samca.

Od kemijskih oblik dvorjenja pa preidimo sedaj na vedEnjske. Različne vrste živali so skozi milijone let evolucije razvile raznovrstne vedEnjske vzorce dvorjenja. Obstaja pa nekaj skupnih funkcij samega procesa. Žival mora najprej locirati in identificirati potencialnega partnerja. Obstajajo specifični dražljaji v vzorcih dvorjenja, ki nakazujejo pripadnost isti vrsti in s tem preprečujejo križanje ter zapravljanje energije za neuspešno parjenje. Tako denimo različne vrste rac med dvorjenjem uporabljajo specifične premike vratu in glave, na katere se ostale ne odzivajo.

Vizualne in zvočne spremembe pogosto služijo povečanju spolne vzburjenosti pri nasprotnem spolu. Tako se pri večini vrst opic pri samicah v času ovulacije spremeni barva njihovih genitalij. Prav tako naj bi že zgolj zvok samca pri golobicah povzročil začetek njihove ovulacije. Sedaj je čas za kratek glasbeni premor, zatem pa bomo pod drobnogled vzeli nekaj najzanimivejših primerov živalskega dvorjenja.

KOMAD

Še vedno poslušate oddajo Frequenza della Scienza, kjer danes govorimo o živalih in njihovih načinih iskanja partnerja. V nadaljevanju oddaje si bomo ogledali še nekaj nenavadnejših primerov dvorjenja iz živalskega kraljestva.

Najprej se bomo posvetili vrsti pajkov, ki velja za eno največjih med pravimi pajki, nekateri jo celo primerjajo s tarantelami. Njihovo telo zraste do dolžine dveh in pol centimetrov, razpon nog pa znaša pri nekaterih posameznikih kar osem centimetrov. Vrsta se imenuje Scopolijev lepi volkec in jo lahko najdemo praktično na vsaki celini. Zanje je značilno, da samci nasprotnemu spolu prinesejo darilce v zameno za možnost parjenja. Darilo je zalogaj hrane, zavit v belo pajčevino. Samica paket pregleda, in če ji je po godu, dobi samec priložnost za parjenje z njo, medtem ko ona obrok odvije in ga poje. Vse lepo in prav, a opazovalni eksperimenti pričajo o pogostih poskusih preslepitve samcev, ko ti namesto hrane zavijejo le manjšo vejico. Prav tako večkrat postanejo lačni pred prihodom do samice in si s poslastkom postrežejo kar sami. Ko samica zavoha prevaro, se ljubimca takoj razideta.

Naslednji zanimiv primer prihaja iz morskega sveta. Veliko vrst rib ima dvoje vrst samcev, samce teritorialce in samce potuhnjence, ki pa so tipično manjši in šibkejši. Teritorialni samci branijo svojo samico in ikre pred drugimi, agresivnimi samci, medtem ko potuhnjeni čakajo nedaleč stran na pravi trenutek, ravno takrat, ko samica odloži ikre. Pri ribah vrste modri ostriž pa obstaja še tretja vrsta samcev, in sicer tako imenovani ženski oponašalci. To so po navadi starejši potuhnjenci, ki izgledajo kot samice in se tako približajo teritorialnemu samcu, ravno ko hoče ta ikre oploditi, in ga tako speljati stran, misleč, da bo dobil novo samico. Nato oponašalci namesto njega opravijo oploditev.

Tudi pri naših letečih prijateljih lahko najdemo izjemno zanimive vzorce snubitev. Utičarji so vrsta ptic, pri kateri so samice bolj kot nad atletskimi sposobnostmi samcev impresionirane nad njihovo sposobnostjo plesa in dekoracije. Med dvorjenjem namreč samci gradijo nizke stolpiče iz vejic, ki jih okrasijo izključno z modrimi predmeti od naravnih materialov do ukradenih plastičnih trakov. Če samica odobrava to modro skulpturo, ji nato snubec zapleše in z uspešno izvedbo pridobi dostop do njenih dragocenih reproduktivnih organov.  

Zdaj pa bomo raziskali navade dvorjenja ene izmed najljubših živali priložnostnega biologa Douglasa Adamsa. Govorili bomo torej o kakapih! Kakapo je endemična vrsta Nove Zelandije, majhen zeleno-rjav ptič, papiga, ki lahko doseže krepko starost tudi do 90 let. Kar opazimo kot prvo zanimivost, je, da je ptič pozabil, kako leteti. Hkrati je tudi pozabil, da je pozabil, da ne zna leteti. Tako da obstajajo anekdote o tem, da zelo vznemirjen kakapo odvihra na drevo in … skoči! Debata o tem, kaj je za tem, pa je še vedno odprta. Nekateri trdijo, da je razvil padalsko tehniko, drugi pa trdijo, da leti. Leti kot kamen!

Kot zanimivost naj omenimo tudi, da bi morali biti kakapi idejni vzor modernega življenja, kajti kakapi ne znajo biti zaskrbljeni! Kar lahko sklepamo, je, da je skrb priučena stvar. Kakapo na Novi Zelandiji, dokler tja ni prispel človek, ni imel naravnih plenilcev. Ker jih ni bilo, tudi ni bilo potrebe po tem, da bi bil zaskrbljen. Podobno lahko zapazimo na Galapagosu pri tako imenovani vrsti ptiča blue-footed booby. Ime je dobil po nogah pa tudi po obnašanju. Ker se je razvil v okolju brez naravnih plenilcev, lahko do njega stopiš, ga dvigneš, neto pa bo pričakoval, da ga po opazovanju vrneš nazaj.

Če smo lahko malo nagajivi, obe vrsti ptičev sta očitno ugotovili, da je letenje blazno energijsko potrošno! Zakaj ne bi raje šli po kosilu na en sprehod? V bistvu gre za evolucijsko prilagoditev, kjer so skozi generacije ptice prenehale leteti. Težava pa je nastala, ker so kakapi živeli tako ležerno življenje, da je s prihodom človeka na Novo Zelandijo zaradi nezmožnosti bega njihova populacija močno padla. Kot rečeno, pa se bomo zdaj posvetili njihovim navadam dvorjenja.

Zmanjšanje števila kakapov pa človek ni povzročil samo neposredno, temveč tudi posredno, kajti kakapi so znani še po eni stvari - po svojem izjemno zapletenem načinu dvorjenja.  Nekateri znanstveniki trdijo, da paritveni klic moškega kakapa aktivno odganja samice. Hkrati je njihov klic frekvenčno izjemno nizek. Približno 100 noči na leto si samec najde prostor na kakšnem kamnu, da lahko njegov paritveni klic odmeva po dolini. Vendar basovski zvok povzroča še dodaten problem: čeravno bi samici bil zvok všeč, ne bi mogla prepoznati, iz katere smeri prihaja. Da si predstavljajte: če je v bližini samca samica, kar verjetno ni, in če ji je zvok po nekem naključju celo všeč, kar ji spet najverjetneje ni, ne more niti določiti položaja, od kod prihaja. Ampak če se po nekem bizarnem naključju ptici srečata, se bosta parili le, če cveti točno določeno drevo. In če se zgodi akt hkratnega konsenza parjenja, bo samica izlegla jajce vsaki dve do tri leta, ki ga bo na koncu najverjetneje pojedla podgana, ki jo je na otok prinesel človek.

KLIC KAKAPOJA

Čeravno se nam zdi delovanje kakapa kontraproduktivno, je to eden izmed najboljših indikatorjev, kako smo sami vplivali na izumiranje vrste: v okolju, kjer nimaš naravnih plenilcev, se nočeš prehitro reproducirati.

Govorili smo o ribah, pa preskočimo še na večje! Kako si torej dvorijo morski psi? Razmišljajte v smeri ljubezenskih ugrizov … s petcentimetrskimi ali večjimi zobmi.

Obstaja torej vrsta živali, ki mora preživeti napad morskega psa. Na letni bazi. Ta žival se je razvila z možnostjo preživetja poškodb morskih psov, kajti take vrste napadi so pomembni za njeno preživetje. Seveda govorimo o samicah morskih psov, ki morajo vsako leto prenašati krvoločni obred samo zato, da lahko zanosijo.

Ko govorimo o morskih psih, je vsem vrstam skupno dejstvo, da prakticirajo znotrajtelesno oplojevanje. Samci so opremljeni s preoblikovanimi pelvičnimi plavutmi, podobnimi sponki, ki jih lahko vstavijo v samico med časom kopulacije in tako prenesejo spermo v njen reproduktivni trakt. Kar pa se hitro pojavi kot problem, je, kako naj bo samica dovolj časa pri miru, da jo lahko samec s penetracijo oplodi?

Rešitev je jasna: samci ugriznejo samice in vanje vstavijo spolne organe. Hkrati jim ravno pelvične plavuti pomagajo, da samico držijo pri miru. Nato sta oba pri miru in skorajda nehata dihati, zaradi negibanja pa počasi toneta proti dnu. Po kopulaciji sta oba zelo izmučena in počivata na dnu, hkrati pa intenzivno premikata škrge, da nadoknadita pomanjkanje kisika v krvi.

Na samicah tako mnogokrat opazimo nekaj, kar izgleda kot izjemno boleča poškodba: zobje morskih tigrov in velikih belih morskih psov so prilagojeni na odstranjevanje velikih kosov mesa s svojih žrtev. Na srečo samci ne poskušajo odtrgati mesa s teles samic, zato so rane veliko manjše v primerjavi z ranami, ki jih opazimo na žrtvah morskih psov.

Vendar pa je za samice morskih psov parjenje navkljub debeli koži in hitremu celjenju kar naporna izkušnja, zaradi česar morda ne preseneča, da se nekatere vrste včasih lahko razmnožujejo aseksualno, brez parjenja s samcem! Vzroki za menjavo seksualnega v aseksualno razmnoževanje niso najbolje znani, vendar se v slednjem primeru zgodi, da se samičini kromosomi razdelijo med ustvarjanjem jajca in tako ima jajce dedni material, potreben za nastanek življenja. Sledi krajši glasbeni premor, nato pa nadaljujemo z opisom dogajanja, ki je posledica uspešnega dvorjenja.

KOMAD

Poslušate Frequenzo della Scienzo o tegobah dvorjenja in reprodukcije. Slišali smo že, kako težavno je spolno življenje kakapov, morskih psov, kaj privlači določene vrste ptic in s čim se obdarujejo pajki. Oddajo zaključujemo z rezultatom dvorjenja, ki je ob uspešni izpeljavi seks.

V splošnem spolno razmnoževanje pomeni združitev dveh spolnih celic, kombinacijo genskega materiala in nastanek prve celice, ki se nato lahko razvije v potomca ali potomko. Pri tistih organizmih, ki imajo obe spolni celici enaki, govorimo o izogamiji. Če pa sta spolni celici različni, govorimo o anizogamiji, ki je v živalskem svetu pogostejša. Spolna celica oziroma gameta samice je jajčece, gameta samca pa je spermatocita oziroma spermij. Raznolikost med vrstami se ponovno pojavlja v velikosti teh celic. Poznani so primeri, ko sta gibljiva tako jajčece kot spermij, lahko je gibljivo le jajčece ali pa je gibljiv le spermij, kot je to pri ljudeh.

Spolno razmnoževanje je eno od ključnih motorjev evolucije, zato je od vrste do vrste zelo specializirano. Bitje, ki v svojem življenju ne ustvari potomcev, je z vidika evolucije vrste nevidno, saj se njegove lastnosti v populaciji ne ohranijo. Pogosto se v živalskem svetu zgodi, da po parjenju nastopi smrt enega ali drugega partnerja, saj je bil primarni dejavnik evolucije dosežen in geni preneseni v naslednjo generacijo. Zato tudi biokemijska sestava sperme ni prepuščena naključju. Pri mnogih živalskih vrstah vsebuje različne beljakovine, ki imajo ključno vlogo pri aktiviranju in povečanju gibljivosti semenčic. Na poti do jajčec jih ovira kislo okolje in imunski napad samice, proti čemer se borijo z bikarbonati in antioksidanti, kot sta vitamin C in E. Pogosto različne zmesi v spermi vsebujejo tudi alospermicidne sestavine, ki s svojim delovanjem odstranijo spermo, ki je bila pred tem odložena v reproduktivni trakt samice. Včasih pa ejakulati samcev vsebujejo tudi takšne zmesi, ki se strdijo in samici po oploditvi zapečatijo vaginalno odprtino.

Ejakulacija pa ustreza tudi samici, saj je tekočina s spermatociti zelo hranljiva, deluje pa tudi proti virusom, bakterijam in glivam. Denimo samice fižolovega hrošča se v obdobju pomanjkanja vode in hrane zelo rade razmnožujejo, saj s kopulacijo pridejo do hranil. Samice žuželk imajo pogosto tudi posebne organe, imenovane spermateka, kamor shranijo semensko tekočino različnih samcev. Določena selekcija se naredi že sama po sebi, saj hrambo preživi le določen delež spolnih celic. Pri evsocialnih živalih, kot so čebele in mravlje, je selektivni pritisk na kakovost sperme izjemno visok. Matice zavržejo več kot 90 odstotkov prejetega ejakulata, v dolgotrajno hranjenje pa se ga prenese le okoli dva in pol odstotka.

Organi za shranjevanje sperme pa so se razvili tudi pri želvah, ki lahko hranijo spermo zelo dolgo, tudi do štirih let. Prisluhnimo, kako zveni želva med parjenjem:

ŽELVE

Podobne strukture najdemo tudi pri mnogih vrstah ptic in dvoživk. Predvsem gre za vrste, pri katerih so srečanja s spolnim partnerjem bolj redka. Med sesalci to vrsto shranjevanja sperme najdemo pri nekaterih vrstah netopirjev. Samci netopirjev, katerih sperma v samici nekaj časa počiva, imajo mnogo večje testise, saj morajo za uspešnost parjenja proizvesti večje število spolnih celic.

Vrnimo se k nevretenčarjem. Ploski črvi so dvospolniki oziroma hermafroditi. Pri nekaterih vrstah se pojavlja zanimivo spolno vedenje, imenovano sabljanje s penisi. Ob srečanju dveh spolno zrelih osebkov pride do nenavadne bitke po določitvi spola. Oba izbočita svoj penis in začne se sabljanje. Zmaga tisti, ki zabode drugega in ga tako tudi oplodi. Oplojeni črv mora nato poiskati hrano, narediti potomce in investirati svojo energijo v obstoj zaroda. Drugi črv pa je svoboden in lahko odplava naprej do naslednjega partnerja in to počne tako dolgo, dokler ni tudi sam oplojen. Pri nekaterih vrstah morskih polžev pa se poleg sabljanja pojavlja tudi spermateka in osebek lahko shranjuje semensko tekočino iz različnih bitk in se nato oplodi z najboljšo.

Zelo zanimivo  je razmnoževanje še ene skupine glavonožcev, in sicer predstavnika iz redu hobotnic, ki pripadajo rodu Argonautus. Danes so znane štiri še živeče vrste, nekaj vrst pa je že izumrlo. Za njih je značilen spolni dimorfizem, torej da se samec in samica med seboj precej razlikujeta. Samci redko dosežejo velikost, večjo od dveh centimetrov, medtem ko so samice velike okoli 10 centimetrov in okoli svojega telesa tvorijo lupino iz kalcijevega karbonata. Lupina spominja na tisto, ki je obdajala izumrlo skupino glavonožcev amonitov. Bližnji sorodnik izumrlih amonitov je tudi živi fosil nautilus, ki ga prav tako obdaja lupina. Toda argonautke naredijo to lupino le v času izleganja oplojenih jajc, medtem ko se pri nautilusu ohranja skozi celotno življenje in je prisotna tako pri samcih kot tudi pri samicah.  

Bolj zanimiva od samega izleganja jajc pa je njihova oploditev. Samci vseh glavonožcev imajo eno lovko preoblikovano v spolni organ, imenovan hektokotilus. Posebna lastnost hektokotila argonauta pa je to, da se odcepi od svojega telesa in odplava v smeri feromonov samice. Nato se vanjo zarije in jo tako oplodi. Ko so prvič odkrili penis samca v samici, so mislili, da gre za novo vrsto črvastega parazita. Samec po oddaji svojih spermatofor umre, medtem ko samica preživi več paritvenih sezon.

Obliko razmnoževanja, ki še bolj spominja na parazitski odnos, poznamo pri nekaterih ribah trnkaricah oziroma z latinskim imenom iz redu Lophiiformes. Za nekatere vrste trnkaric je značilen zelo velik spolni dimorfizem. Samec je kar nekaj velikostnih razredov manjši od samice. Oploditev poteče tako, da se majhen samček zagrize v površino telesa samice. Počasi se njegovo živčevje, čutila, prebavila razgradijo, od njega pa ostaneta le še dve gonadi s spermalno tekočino. Ko nastopi primeren čas, samica to dragoceno tekočino uporabi za svojo oploditev. Ta način razmnoževanja je prisoten predvsem pri golobokomorskih vrstah, kjer se zaradi ekstremnih okoliščin ob pomanjkanju hranil in svetlobe težko najde partnerja za razplod.

Zdaj se bomo iz globokega morja vrnili na kopno in spregovorili o psevdopenisu. Psevdopenis je izvihan in podaljšan klitoris samice, ki daje samici moč, da se pari le takrat, ko to sama želi. Pojavlja se pri nekaterih vrstah sesalcev, med drugim tudi pri lisasti hijeni. Psevdopenis lisaste hijene je tako velik, da na pogled težko ločimo samca od samice. Njihova družbena ureditev je izrazito matriarhalna. Samci so na prioritetni lestvici najnižje, še nižje od mladičev. Samica odloči, s katerim samcem se bo parila, saj parjenje preprečuje izvihan klitoris, ki ga mora samica pred parjenjem uvihati navznoter, da lahko pride do penetracije.

Podoben organ imajo tudi slonice in tudi za slone je značilen matriarhat. Samice živijo skupaj, medtem ko samci sami hodijo po svetu. Nekaj popolnoma drugačnega pa lahko opazimo pri tapirju. To je nenavadna žival, sorodna konjem in nosorogom, čeprav na pogled bolj spominja na divje prašiče. Včasih izgleda, kot da ima pet nog, vendar če pogledamo natančneje, vidimo, da peta noga ni noga, ampak penis. Njegov penis je tako dolg, da seže naravnost v maternico samice in jo tako oplodi na licu mesta. Vsaka žival torej razvije način razmnoževanja, ki najbolj odgovarja ekološki niši, v kateri živi.   

Spolno razmnoževanje je nujno za obstoj evolucije, saj omogoča nastajanje potomcev, ki nosijo kombinacijo genov predhodne generacije. Prav zato, ker je reprodukcija za obstoj vrst tako pomembna, se je razvila tudi v številne oblike. Spolno razmnoževanje se je med evolucijo živih organizmov pojavilo večkrat, kar priča o tem, da je izmenjava dednine res ključnega pomena za spremembe. Ohranilo se je pri vseh organizmih, ne glede na to, ali žival živi v globokem morju, na kopnem, če lahko leti ali pa če jo obdaja težak oklep. Več o evolucijski spolni revoluciji in nastanku spolov lahko slišite v eni od predhodnih oddaj z naslovom In bila je celica. Zapuščamo vas z razmislekom o matematični uganki, ko je ena plus ena enako ena, dokler se ta ena ne deli na mnogo in postane organizem.

Dvorili so vam Marko, Nejc in Urša.

Urednikoval je Arne.

Brala sva Pia in Maco.

Tehniciral je Luka.