Ze života sekavců

Sekavec je sladkovodní bentická ryba téměř s nulovým významem v rybářství a akvakultuře, nicméně s ohromným potenciálem pro současnou vědu a výzkum.

text: Tomáš Tichopád

Původ slova sekavec vychází z fyziologie ryby; existují dva způsoby, jakým je původní název vysvětlován. První pochází ze syčivého zvuku, který ryba při vyjmutí z vody vydává.

Druhý od slova sekati, protože ryba mimo vodu otevírá skřele a při špatném uchopení je možné pocítit seknutí na vlastní kůži. To způsobují podoční trny. Osobně bych se přikláněl k druhému významu, protože seknut jsem byl mnohokrát, zato syčí jen opravdu zřídka.

V Evropě je momentálně identifikováno 23 druhů (ve světě pak zhruba 50), přičemž na území České republiky žije jediný zástupce sekavec podunajský (Cobitis elongatoides), konkrétně v řekách Vltava, Labe a Dyje, popř. v jejich přítocích.

Čeští sekavci jsou zhruba 6–12 cm dlouhé a 5–8 g těžké (v závislosti na pohlaví) ryby. V přírodě se dožívají 3–5 let (v zajetí však dvakrát déle) a pohlavní zralosti dosahují ve druhém roce života. Rozmnožování zpravidla probíhá od dubna do června v závislosti na teplotě vody. Jikry jsou kladeny na listy rostlin, přesto nejsou lepivé a drží se na listech na základě gravitační síly.

U našich sousedů na Slovensku a v Rakousku nalezneme rovněž pouze sekavce podunajského. V Německu a Polsku se můžeme setkat jak se sekavcem podunajským, tak i písečným (C. taenia). Vzácně se také na území Polska v Odře vyskytuje sekavec černomořský (C. tanaitica), jehož hlavní domovinou jsou právě přítoky Černého (Dunaj) a přísedícího Azovského moře (Don).

Příkladem dalších sekavců v Evropě může být C. calderoni (nejmenší zástupce sekavců dosahující délky okolo 6 cm), C. paludica a C. vettonica na Pyrenejském ostrově, C. bilineata převážně na severu Itálie; C. dalmatina se vyskytuje pouze v Chorvatsku a C. hellenica, C. strumicae, C. vardarensis ve zbývajících částech Balkánského poloostrova a C. melanoleuca v Rusku.

Poslední popsaný sekavec v Evropě byl objeven ruskými a posléze pojmenován českými vědci jako C. taurica vyskytující se v řece Chernaya na Krymském poloostrově, v Dunaji a řece Kamchiya v Bulharsku.

Velikost samičích gonád někdy přesáhne polovinu těla

Zmíněné druhy spolu s jejich hybridy jsou často od sebe morfologicky nerozeznatelné a je potřeba použít molekulární metody na analýzu DNA či proteinů. Lze však od sebe rozlišit jednotlivá pohlaví; pohlavní dimorfismus je dán přítomností Canestreniho šupiny (lamina circularis) umístěné na prsních ploutvích samců.

Nepsaným pravidlem je také znatelně větší velikost samic, a to hlavně v období výtěru. Velikost gonád u sekavců také stojí za zmínku, neboť právě u samic může délka gonády přesáhnout hodnotu poloviny vlastního těla.

Další zajímavostí sekavcovitých ryb je jejich tolerance ke sníženému množství kyslíku ve vodě. Nedostatek jeho molekul v buňkách dokáží doplňovat absorbováním skrz sliznici střeva. Některé zdroje uvádějí, že sekavec může sloužit jako bioindikátor kvality vody, což není tak úplně pravda.

Sekavci napříč celou Evropou žijí od velmi znečištěných vod s minimálním množstvím kyslíku po křišťálově čisté vody. Přes den se ukrývají v substrátu a potravu aktivně vyhledávají v noci. Nejčastěji se vyskytují na písčitém či jílovotopísčitém dně, ale nepohrdnou ani kamenitým či v některých případech i bahnitým dnem.

Kromě čistých druhů u nás existují také hybridní formy (mezi některými autory považované za samostatné druhy), které vznikají přirozeným křížením mezi sekavcem černomořským a sekavcem podunajským vyskytujícím se v povodí řeky Odry.

Druhým a častějším případem mezidruhové hybridizace na našem území jsou hybridi mezi sekavcem písečným a podunajským vyskytujícím se v povodí Labe. Populace hybridních jedinců se nazývají asexuální komplexy. Je to z toho důvodu, že hybridní samice se dokáží rozmnožovat i asexuálně, přesněji řečeno pomocí gynogeneze.

Při tomto typu rozmnožování jikra potřebuje spermii pouze pro aktivaci embryonálního vývoje, nicméně spermie nepronikne do vajíčka a nedojde tak k oplození. Výsledkem je klonální potomek, který je geneticky identický s matkou.

Na druhou stranu, hybridní samci bývají sterilní, a proto vajíčka hybridních samic doslova parazitují na spermiích nehybridních sekavců. Při umělých výtěrech jsme zjistili, že stejně dobře fungují i spermie kapra, karase či jiné kaprovité ryby.

Haldanovo pravidlo

Pro vědce první důležitou otázkou je, jaký vliv hraje pohlaví při tvorbě pohlavních buněk, neboť zatímco hybridní samice dál pokračují v reprodukci, samci nejsou schopni produkovat spermie nebo produkují malé množství s nulovou schopností oplození.

Z hlediska zachování druhu proto nemají žádný význam. Tento stav, kdy je jedno pohlaví sterilní, zatímco druhé pokračuje v reprodukci, nazýváme Haldanovým pravidlem. Z toho důvodu jsou populace asexuálních sekavců z valné většiny zastoupeny pouze samicemi.

Další důležitou otázkou je, jak je možné, že asexuální samice tvoří další generace bez větších problémů a jejich populace zůstává netknutá. Většina obratlovců se rozmnožuje pohlavně, a přesto některé taxony dokáží asexuálního rozmnožování využít.

Hlavní výhodou sexuálního rozmnožování je genetická variabilita mezi rodiči, která dává vzniku potomkům s unikátními genetickým vlastnostmi. Umožňuje tak rybám pomocí nových vlastností vyrovnat se například s nepříznivými podmínkami či parazity; mluvíme o schopnosti adaptovat se na nestálé a v čase proměnlivé prostředí.

Na druhou stranu výhodou asexuálního rozmnožování je jednak zachování funkčních vlastností ryb, pokud nedojde k zmíněným teoretickým změnám v rybím prostředí a jednak rychlost rozmnožování. Asexuální ryby mají tu výhodu, že produkují potomky dvakrát rychleji než jejich čistokrevní příbuzní (zatímco čisté druhy produkují potomstvo v poměru pohlaví 1:1, asexuální ryby produkují pouze samice, které jsou schopné další reprodukce).

U asexuálně se rozmnožujících ryb může také dojít k určité variabilitě mezi rodiči a potomky v podobě mutací, nicméně tyto změny nejsou tak časté a razantní jako v případě sexuálního rozmnožování. Zda se jedná o funkční samostatný mechanizmus, nebo jen o slepou evoluční větev způsobenou chybou jako následek hybridizace, se zatím nepodařilo objasnit.

Duplikace chromozomových sad

Kromě asexuality a hybridizace jsou sekavci zajímaví i duplikací chromozomových sad, zde hovoříme o tzv. polyploidii. Valná většina živočichů je biologicky diploidních. To znamená, že mají polovinu chromozomů od matky z vajíčka a polovinu od otce ze spermie a po splynutí pohlavních buněk dochází k vytvoření diploidní zygoty.

U lidí i nadbytek jednoho chromozomu bývá často neslučitelný se životem nebo má jiné drastické následky na kvalitu života jedince, naopak sekavci dokážou snášet přidání dalších sad chromozomů.

Je nutno zmínit, že během procesu gametogeneze (tvorba vajíček a spermií v gonádách) u hybridních sekavců zatím z neznámého důvodu nedochází k segregaci (rozdělení) chromozomů při redukčním buněčném dělení, což má za následek tvorbu diploidního vajíčka (dvě sady chromozomů místo jedné), které je, jak už bylo zmíněno, schopné samostatného vývoje.

U sekavčích samců nedochází k tvorbě diploidních spermií, neboť buněčné dělení je zablokováno při neúspěšné segregaci chromozomů. Za určitých okolností může spermie čistého druhu sekavce proniknout do vajíčka z hybridní ryby a vzniká tak triploidní hybridní ryba, která se rovněž může rozmnožovat asexuálně či sexuálně za vzniku vzácné tetraploidní ryby.

Vzkvétají pak otázky, jak a proč sekavci dokáží bez problémů tolerovat trojitou sadu chromozomů, zatímco tetraploidní ryby jsou vzácné. Z umělých výtěrů víme, že ve velkém množství případů tetraploidní larvy umírají po zkonzumování žloutkového váčku a nejsou schopny přijímat vnější potravu.

Jádro s dvojnásobně větším počtem chromozomů se může podepsat na výsledné velikosti buňky a narušit tak integritu celé tkáně či orgánu neumožňující správnou funkci metabolizmu. Co se týče samotného rozmnožování tetraploidních sekavců, v současnosti neexistují žádné informace.

Dále je v zájmu vědců odpovědět na otázku, zda polyploidie propůjčuje sekavcům nějakou výhodu. Z evolučního hlediska, pokud ryba disponuje větším počtem sad chromozomů a tím pádem větším počtem genů, jsou flexibilnější k novým mutacím (změna v DNA) a také se mohou adaptovat v nových nikách, což je právě případ asexuálních polyploidních samic, které obývají území i bez přítomnosti rodičovských druhů.

Zajímavostí je také, že polyploidní hybridi nemusí být tvoření pouze ze dvou druhů, ale klidně i ze tří nebo teoreticky ze čtyř. Známy jsou příklady sekavců složené z genomů C. elongatodies-taenia-melanoleuca nebo tetraploidi složení z genomů C. elongatodies-elongatodies-taenia-melanoleuca.

Závěrem můžeme říci, že studium klonálních organizmů, jako jsou sekavci, může přinést vysvětlení o evoluci asexuality a sexuality nebo speciaci (vznik nových druhů). Prakticky může vysvětlit některé důležité biologické procesy, např. princip funkce klonálních buněk (např. nádorová onemocnění jsou rovněž způsobena klonálními buňkami).

Asexuální klony mohou také sloužit k zachování genetických vlastností ryb při šlechtění nebo při genetických manipulacích. Studium polyploidie se zase může uplatnit v živočišné a rostlinné výrobě – polyploidní organizmy můžou mít větší buňky a mohou tak vyprodukovat více masa.

Sekavec je vskutku zajímavý, pozornosti hodný modelový organizmus, který má své právoplatné místo ve vědeckých studiích.