Většina samců savců přepravuje vzácný náklad ve strašně nejistém balení. Vnější varlata - která se jemně houpají mimo břišní dutinu v odkrytém pytli s tenkou kůží - jsou citlivá, jemná a dělají zjevně jasný cíl pro všechny nepřátele mužů (stejně jako fotbalové míče, toulavá kolena a nábytek na úrovni pasu). Není tedy žádným překvapením, že vývoj sestoupených varlat má po desetiletí zmatené i zmatené biology.
Související obsah
- Dlouhý, klikatý příběh spermie
Studie publikovaná dnes v PLOS Biology nabízí odpověď na jednu z největších debat o tajemství: unesli je naši nejstarší předci? Vědci dospěli k závěru, že první savci již měli tuto zmatenou vlastnost, přičemž tisíce potomků potomků zdědily rodinné klenoty na plné obrátky. Přesto se kupodivu zdá, že od té doby se vnitřní varlata vyvinula nejméně čtyřikrát.
Během embryonálního vývoje u lidských mužů se reprodukční struktury mění v proto-testes hluboko v břiše (u žen tyto stejné struktury pokračují ve formování vaječníků). Před porodem sestávají varlata sestupem přes břicho a do šourku ve dvou krocích. Tato migrace směrem dolů je spuštěna působením dvou klíčových genů, INSL3 a RXFP2 . Odstranění některého z těchto „scrotal genů“ u myší zcela vykolejí trajektorii varlat na jih.
Těch pár mužů, kteří se narodili s nevystoupenými varlaty (mezi 2 a 4 procenty), může být v potížích: pokud stav přetrvává do dospělosti, může přispět k hernii, neplodnosti a rakovině varlat. Ale pro celou jinou skupinu savců je normou normálně nemít šourek. Savčí druhy z Afrotheria Clade - mezi které patří sloni, kapustňáci, krysy zlatých molů a skalní hyraxe - si místo toho udržují svá varlata uvnitř břicha ve stavu zvaném „testicondy“.
Tyto odlišné rysy představovaly hádanku pro evoluční biology: Zachoval si společný předchůdce všech živých savců, jako jsou Afrotheriani a samice savců, své cenné reprodukční orgány v břiše? Nebo je, stejně jako lidé a většina ostatních savčích linií, přenesl mimo své tělo, aby je viděli všichni? Protože měkké tkáně, jako varlata, uchovávají ve fosilních záznamech špatně, nezůstávají žádné fyzické důkazy o předních varlatech a umístění předků savčích varlat zůstává nepolapitelné.
Vedoucí autor Virag Sharma a hlavní autor Michael Hiller, genomici z Institutu molekulární biologie a genetiky Maxe Plancka v německém Drážďanech, zaujali genetický přístup k debatě. Věděli, jak kritické jsou geny scrotal pro testikulární generace, usoudili, že porovnání těchto genů v různých savčích liniích by poskytlo nejpřímější cestu k určení předkového stavu. (Tato metoda obchází omezení fosilního záznamu, což může někdy vést ke konfliktním nebo neurčitým informacím o příbuznosti mezi druhy.)
"Být schopen použít molekulární data k zodpovězení takové otázky, kterou jsme před 10 lety nedokázali udělat, " říká genomicistka Smithsonian National Zoo Natalia Prado-Oviedo, která nebyla do studie zapojena. Důležité je, že Sharma a Hillerova metoda „funguje [s jakoukoli interpretací fosilního záznamu].“
Měli byste si myslet, že vývoj varlat by byl nízko visícím ovocem - ale ukázalo se, že obraz je mnohem složitější, než si vědci dokázali představit. Sloni jsou jen jedna skupina s varlami zasazenými v břiše. (baluda / Pixabay) Když Sharma porovnával skeletové geny u 71 savců, zjistil, že čtyři afrotheriánské druhy postrádající varlata - manatees, cape golden moles, cape elephant shrews a tenrecs (malé hmyzí chomping savce, které se podobají ježkům) - nesly zaniklé kopie scrotal genů . Sharma pak použil tuto genetickou informaci k přiblížení, kdy jeden z genů ztratil funkčnost u každého druhu. Když se geny stanou nefunkčními, již neexistuje tlak na udržování koherence a začnou se rozkládat a hromadit mutace ze zanedbávání. Čím více chyb nese genová sekvence, tím déle je pravděpodobně ztracena.
Tím, že Sharma postupoval pozpátku, sledoval také ztrátu varlat varlat u všech čtyř druhů před 23-83 miliony let - případy všechny novější než odhadovaná divergence afrotheriánské linie před 100 miliony let. Na rozdíl od ostatních savců, když se Afrotheriani oddělili od hlavní smečky, jejich varlata neudělala totéž.
Sharma také zjistil, že typy genetických chyb nalezených u těchto čtyř druhů se od sebe navzájem lišily a zjevně se objevily v různých časových bodech. Kdyby se jednalo o identické mutace, Sharma by usoudil, že jediný předkrmový předek předal stejné zlomené geny najednou všem čtyřem druhům. Tato variace však ukázala, že během vývoje evoluční historie scrota zmizela čtyřikrát. Jinými slovy, evoluce „nezávisle vynalezená“ nevyvstalá varlata čtyřikrát.
Vědci již léta věděli, že jednou z nejdůležitějších výhod scrota je ventilace: sperma savců zraje a uchovává se lépe při teplotách o 2, 5 až 3 stupně Celsia nižších než zbytek těla, a tryskání těchto orgánů je udržuje v chladu. Ale jsme si mnohem méně jistí, jestli je to důvod, proč se vyvíjel švagr. Je to klasické dilema kohouta a vajíčka: varlata možná utekla z břicha, protože teploty se příliš opékaly, nebo se sperma mohla přizpůsobit, aby milovala chlad, protože už byla z nějakého jiného důvodu vyloučena.
(Mnoho teorií je mnoho, včetně myšlenky, že varlata jsou ozdoby, které se mohou chlubit mužskou mužností. Nebo možná, jak věří dětský urolog John Hutson, byla varlata vyloučena jako vedlejší produkt - nebo omyl - jiného anatomického přeskupení.)
Pokud je však hlavním faktorem teplota, musí na ni stále odpovědět jeden vědec. Sloni a sloni na hlavu - které obě udržují své varlata zavřené v břiše - mají vnitřní tělesné teploty podobné teplotám lidí. Jak si poradit?
V Afrotherians by náklady (expozice, zranitelnost) mohly jednoduše převážit přínosy (mírně chladnější teplota), říká Hiller. Nebo snad tito savci používají dosud neobjevenou metodu udržování chladu. Aby se tyto jevy spojily s retencí varlat, budou genetici pravděpodobně muset spojit síly s fyziology.
"Nemůžeme se spolehnout pouze na genetiku nebo pouze na fosilní záznamy, " říká počítačová biologka Melissa Wilson Sayresová z Arizonské státní univerzity. "Genomika je silná, ale musíme ji pochopit ve shodě s přirozenou historií a anatomií."
Zatím jsme my ostatní visí.
