Gynandromorf
Vzácná genetická anomálie, zčásti samec, zčásti samice běláska řeřichového.
Dlouhá léta mi ležely v archivu fotografie běláska řeřichového (Anthocharis cardamines), jehož jsem považoval za samce s drobnou odchylkou zbarvení na pravém předním křídle. O jakou zajímavost se vlastně jedná mi došlo až teprve poté, co byla jedna z fotografií publikována na webu lepidoptera.cz s jednoznačným popiskem - gynandr. Úplně správné označení zní gynandromorf, z řeckých slov gyne (žena), andros (muž) a morphé (tvar, vzhled), tedy jedinec vykazující znaky samičí i samčí.
Gynandromorfismus je anomálie, jejíž podstata tkví v tom, že některé buňky obsahují genetickou informaci samčí a jiné buňky samičí. To, jak se odlišné geny projeví na vzhledu konkrétního jedince, záleží na tom, do jaké míry je vývoj tkání ovlivněn genetickou výbavou buněk a do jaké míry naopak hormonálním prostředím. Zatímco u savců včetně člověka hrají při utváření tělesné stavby hlavní roli hormony, u motýlů jednoznačně rozhodují geny, proto se s gynandromorfy setkáme často právě u této skupiny živočichů, i když byl gynandromorfismus zaznamenán a studován i u dalších skupin hmyzu, u korýšů a dokonce i u ptáků.
Ještě je třeba podotknout, že gynandromorf není totéž co hermafrodit. Jak již bylo zmíněno, gynandromorf je jedinec složený ze samčích a samičích buněk, zatímco hermafrodit je jedinec nesoucí samčí i samičí pohlavní orgány.
Vraťme se ale zpět ke gynandromorfovi běláska řeřichového, vyfotografovanému v dubnu 2003 v Čížově, v centrální části Národního parku Podyjí. Samci i samice tohoto druhu motýla mají zadní křídla prakticky stejná, bílá, na rubu se zelenou kresbou. Zásadní rozdíly najdeme na předním páru křídel, která jsou u samice bílá, pouze s tmavou skvrnou uprostřed a poměrně širokým tmavým lemem na špici. Samec má větší část předního křídla jasně žlutooranžovou, což z něj činí jednoho z nejsnáze identifikovatelných motýlů naší přírody. Z detailů stojí za povšimnutí, že tmavá skvrna bývá oproti samici obvykle menší, často redukovaná na pouhou tečku, a rovněž tmavý lem špice křídla je výrazně užší.
Z fotografií motýla z Podyjí je zřejmé, že levá polovina těla je čistě samčí, zatímco na pravé polovině se znaky střídají. Těžko soudit, jak je to se zadním křídlem, nicméně na křídle předním najdeme jak výraznou tmavou skvrnu a široký tmavý lem, tak i oranžové plochy. Jedná se tedy o takzvaného mozaikového gynandromorfa s nepravidelným rozložením samčích a samičích znaků. Pokud by pravá polovina byla celá samičí, šlo by o gynandromorfa bilaterálního (bilaterální = dvoustranný).
Abychom porozuměli tomu, jak takový gynandromorf může vzniknout, musíme lehce nahlédnout do genetiky a do nejranějších fází vývoje motýlího jedince.
Motýl, podobně jako člověk, začíná svou existenci jako oplodněná vaječná buňka, zvaná zygota. Aby mohl vzniknout životaschopný jedinec složený z milionů buněk, musí se zygota opakovaně dělit. Při každém dělení vznikne z jedné buňky dvojice buněk nových, přičemž každá si odnáší přesnou a úplnou kopii genetické informace mateřské buňky.
U každého mnohobuněčného organismu se musí v určité fázi rozhodnout, která buňka dá vzniknout které části těla, kterému orgánu. A zatímco u člověka toto rozhodnutí přichází až po mnoha cyklech dělení, u hmyzu je vývoj jednoznačně určen od samého počátku, od prvního dělení zygoty, kdy je určena pravá a levá strana budoucího jedince. Druhé dělení určuje přední a zadní část, takže v okamžiku, kdy je zárodek tvořen čtyřmi buňkami, je dáno, že z jedné se vyvine levá přední část těla, ze druhé pravá přední část, ze třetí pravá zadní část a ze čtvrté levá zadní část. Třetí cyklus dělení potom určí horní a spodní část, mimo jiné je tedy dáno, ze které buňky vznikne kresba na líci a ze které kresba na rubu křídel.
Praktický vliv této odlišnosti mezi savci a hmyzem lze ilustrovat na tom, že když se u člověka dvojice buněk vzniklých prvním dělením zygoty fyzicky oddělí, narodí se jednovaječná, geneticky shodná dvojčata. Kdyby k tomu samému došlo u motýla, teoreticky by z jedné z buněk vznikla levá a ze druhé pravá polovina housenky, nicméně takové zárodky nebudou schopné dokončit vývoj.
Genetické určení pohlaví
Genetická informace je v buněčném jádře uložena v molekulách DNA, kyseliny deoxyribonukleové, zformovaných do chromozómů. Každá tělní buňka obsahuje dvě sady chromozómů, jedinou výjimkou jsou vajíčka a spermie. Ty nesou pouze jednu sadu, aby po oplodnění obsahovala zygota zase právě dvě sady, jednu po otci a druhou po matce. U savců je pohlaví určeno kombinací pohlavních chromozómů, označovaných X a Y - samice mají chromozómy XX, samci XY. U většiny hmyzu je tomu stejně, nicméně právě motýli jsou v tomto řádu výjimkou, dvojice chromozómů X definuje motýla jako samce, zatímco jediný chromozóm X určuje samici.
Během buněčného dělení je samozřejmě nutné kompletní genetickou informaci zkopírovat, aby mohla být předána oběma dceřinným buňkám. Vzácně se přitom může stát, že se kopie od původního chromozómu neoddělí, takže jedna dceřinná buňka skončí s jedním chromozómem namísto obvyklého páru a druhá bude mít příslušné chromozómy tři. Pokud se chyba vyskytne při oddělování pohlavních chromozómů motýlího samce, bude mít jedna z nově vzniklých buněk tři chromozómy X, což jí umožňí fungovat jako samčí buňka, nicméně druhá z buněk bude mít chromozóm X jen jeden, což ji nově definuje jako buňku samičí. A jelikož je u motýlů vývoj tělesných znaků úzce svázán s genetickou informací, vyvine se tato buňka - a všechny další buňky vniklé jejím dělením - do podoby příslušející samici daného druhu.
Z výše popsaného je zřejmé, že bilaterální gynandromorf vznikne, pokud k oddělení pohlavních chromozómů nedojde hned při prvním dělení zygoty, kdy je definována pravá a levá strana motýla. Pokud se chyba vyskytne v pozdějších cyklech, nebo i opakovaně, je výsledkem gynandromorf mozaikový.
Není bez zajímavosti, že gynandromorfismus se neomezuje jen na kresbu křídel, ale například u bilaterálních gynandromorfů nočních motýlů, u nichž bývají samice větší než samci, je zcela zřetelný nepoměr ve velikosti levé a pravé poloviny těla a rovněž stavba tykadel odpovídá na jedné straně samci a na druhé samici. Nejnápadnější gynandromorfové se pochopitelně objevují u těch druhů, které se vyznačují výraznými rozdíly mezi pohlavími v kresbě a barevnosti křídel, jako jsou například tropičtí otakárci a perleťovci. Šance odhalit motýlího gynandromorfa v české přírodě je malá, nejen proto, že jde obecně o velmi vzácný úkaz, ale též z toho důvodu, že u naprosté většiny hojně se vyskytujících druhů jsou si obě pohlaví velmi podobná. V úvahu připadají zde zdokumentovaný bělásek řeřichový a některé druhy ohniváčků a modrásků, velmi bystrý pozorovatel by snad mohl mít šanci u perleťovce stříbropáska nebo okáče lučního. Mnohem více je naopak druhů, u nichž se vzácností stává pozorování i naprosto obyčejného, normálního jedince, ale to se již dostáváme příliš daleko od tématu tohoto článku.
Zdroj
James K. Adams: Gynandromorphs
http://www.daltonstate.edu/galeps/gynandromorphs.htm
