Untitled

1
Pohlaví jedince většinou zásadně určuje způsob jeho života, pohlaví potomstva může
ovlivnit fitness rodičů a zachování obou pohlaví v optimálním poměru je (téměř)
nezbytné pro zachování druhu. Proto všechny sexuální druhy mají způsob, jakým se
pohlaví u jedinců určuje. To může mít podobu buď vnějšího stimulu (teplota během
kritického období vývoje zárodků, pH vody, sociální stimuly jako přítomnost jedinců
opačného pohlaví, atd.), nebo je určeno genetickým faktorem (genem na pohlavních
chromosomech, lokusem/lokusy na autosomech, maternálním determinantem). I když
tradičně se na tyto dva typy určení pohlaví pohlíží jako na dvě alternativní možnosti, ve
skutečnosti se jedná o extrémy kontinua, kde některé druhy používají k určení pohlaví
kombinaci obou způsobů.
2
Je-li pohlaví určeno geneticky, zpravidla je gen určující pohlaví umístěn na pohlavních
chromosomech. Podle toho, zda pohlavím se dvěma různými typy pohlavních
chromosomů je samec nebo samice, rozlišujeme dva základní typy chromosomálního
určení pohlaví. První je typ savčí (nebo také typ Drosophila), kdy je heterogametickým
(tvoří gamety s chromosomy X nebo Y) pohlavím samec a nese dva různé pohlavní
chromosomy X a Y, zatímco tzv. homogametická samice má dva chromosomy X (všechny
gamety shodně nesou chromosom X). Druhým typem je typ ptačí (nebo také Abraxas
podle píďalky angreštové Abraxas grossulariata), kde samice s chromosomy Z a W a
samec ZZ. Od těchto základních typů určení pohlaví existuje mnoho numerických variant,
kdy některé druhy mají mnohočetné pohlavní chromosomy (např. ptakopysk je
XXXXXXXXXX/XXXXXYYYYY), nebo jim naopak chybí chromosom Y (např. ploštice) nebo
W (chrostíci).
3
Evoluce pohlavních chromosomů
Pohlavní chromosomy se v drtivé většině případů vyvíjejí z páru autosomů (alternativou
jsou B-chromosomy, což je ale poměrně vzácné). Jeden chromosom z homologního páru
obdrží gen, který funguje jako hlavní spínač určující pohlaví jedince, např. samčí. Takový
gen se může vyvinou de noco, nebo se přesune z původního pohlavního chromosomu
např. translokací. Protože se takový chromosom bude nadále vyskytovat jen v samčím
pohlaví, začnou se v jeho blízkosti shromažďovat geny, které jsou výhodné jen pro toto
pohlaví (např. geny účastnící se spermatogeneze). Bylo by výhodné, aby takové geny byly
trvale ve vazbě s genem určujícím pohlaví, zejména, pokud je takový gen nevýhodný pro
samici. Proto selekce upřednostní změny, které povedou k zablokování rekombinace
mezi těmito geny, např. chromosomální inverze. V místě, kde rekombinace neprobíhá,
ale nemohou být geny poškozené mutacemi, vyměněny za nepoškozené z homologního
chromosomu, proto se geny v úseku bez rekombinace začnou měnit v pseudogeny. V
takových místech se navíc budou šířit mobilní elementy, jejichž vysoká koncentrace je
typickým znakem evolučně starých chromosomů Y a W. S přibývajícím počtem genů
výhodných pro samce se bude rozšiřovat i oblast bez rekombinace. Vrcholem jsou dna
geneticky odlišné chromosomy, které navzájem nerekombinují a nesou odlišné geny,
tedy Y a X. Celý cyklus může skončit tak, že dojde ke vzniku nového geny určujícího
pohlaví a chromosom Y může být zcela ztracen. Celý proces degenerace pohlavních
chromosomů začne od začátku. Proto u různých druhů/skupin můžeme najít pohlavní
chromosomy v různém stádiu degenerace, od evolučně mladých homomorfních
chromosomů, které se kromě genu určujícího pohlaví neliší, až po staré degenerované
chromosomy, které nerekombinují a nesou jiný genetický materiál. Mezi těmito extrémy
existuje škála přechodů, kam patří např. lidské chromosomy X a Y, které jsou sice z velké
4
části odlišné, ale párují se v tzv. pseudoautosomálních oblastech, které jsou pozůstatky
bývalé homologie a kde stále dochází k rekombinaci. U opačného chromosomálního
určení pohlaví je proces stejný, jen chromosom přítomný pouze v samici se nazývá W,
pohlavní chromosom u obou pohlaví se nazývá Z.
Chromosomy Z a X se tento proces degenerace netýká, protože v homogametickém
pohlaví normálně rekombinují, ale díky faktu, že se v homogametickém pohlaví nacházejí
2/3 času (Y/W nikdy, autosomy 1/2) a že v heterogametickém pohlaví se protjevují
recesivní alely genů, které jsou na nich lokalizované (tzv. hemizygotní stav), se částečně
změní skladba genů, které nesou (viz. dále).
4
Krásný příklad celého cyklu evoluce pohlavních chromosomů byl nalezen u drozofil
(Diptera), kdy se u společného předka dvoukřídlého hmyzu vyvinuly pohlavní
chromosomy X a Y z páru autosomu a Y chromosom zdegeneroval. Před 60 My u předků
skupiny Drosophilidae byl tento Y ztracen a jeho místo zaujal B chromosom, který se
naučil párovat s chromosome X, získal užitečné geny a stal novým chromosomem Y (Y1).
Následně, stejně jako předchůdce, zdegeneroval. Tento chromosom Y stále sdílí většina
drozofilých skupin, ale u předka skupiny Drosophila pseudoobscura došlo k fúzi
chromosomu X s autosomem, jehož homologní chromosom se stal chromosomem Y2 a
zdegeneroval. Zajímavý osud potkal chromosom Y1, který zmizel, ale geny z něj byly
nalezeny v klastru na páru autosomů. Tento Y1 tedy patrně splynul s autosomem a jeho
geny zde normálně fungují, dokonce vlivem rekombinace ztratily náklad mobilních
elementů, které se do nich vmezeřily na Y, a zmenšily se na běžnou velikost.
5
Populačně genetické modely degenerace chromosomu Y
Populačně genetické modely popisující degeneraci chromosomu Y mají tři základní
aspekty: mutaci, selekci a genetický drift. Na všech chromosomech vznikají výhodné
mutace, které se působením selekce šíří a potenciálně zafixují, kdežto nevýhodné
mutace jsou odstraněny. U chromosomu Y, který nerekombinuje, jsou ale všechny (nebo
většina) genů ve vazbě a osud jednotlivých mutací tak závisí na jejich okolí. Selekce proto
nefunguje efektivně a do další generace se mohou dostávat nevýhodné mutace a
výhodné jsou naopak ztráceny v závislosti na genetickém kontextu.
a) Background selection
BS je model, který popisuje fixaci mírně nevýhodných mutací na Y. Z populace
chromosomů Y se do další generace dostanou jen ty, které nenesou žádné závažné
nevýhodné mutace. Kvůli vazbě genů na Y je tak velmi snížena efektivní velikost
populace. Selekce ve velkých populacích funguje efektivněji, u malých populací tak
dochází s vyšší pravděpodobností k fixaci mírně nevýhodných mutaci (což je případ
chromosomu Y).
b) Mullerova rohatka (Muller’s ratchet)
Základem tohoto procesu je náhodná ztráta chromosomu Y s absencí/nejmenším
počtem nevýhodných mutací. Protože chybí rekombinace a zpětné mutace jsou
nepravděpodobné, tento chromosom nemůže být obnoven a v populaci se šíří
chromosom s druhým nejnižším počtem nevýhodných mutací. Ale i ten může být
náhodně ztracen. Tímto mechanismem dochází k postupné akumulaci nevýhodných
mutací.
c) Genetický autostop (genetic hitchhiking)
V tomto modelu silně výhodná mutace na nerekombinujícím Y napomáhá šíření mírně
nevýhodných mutací, za podmínky, že kombinace všech mutací na tomto konkrétním
chromosomu zvyšuje fitness nositele.
d) Rubín ve smetí (Ruby in the rubish)
Tento model popisuje mechanismus, kdy se do další generace nedostávají mírně výhodné
mutace, jsou-li ve vazbě s nevýhodnými (za předpokladu, že selekční koeficient výhodné
mutace je podobný nebo nižší než nevýhodné mutace). Za těchto okolností je selekcí
preferován chromosom, na němž nejsou žádné mutace (výhodné ani nevýhodné).
První tři modely popisují, že purifikující selekce na nerekombinujícím Y je méně efektivní a
alely genů na Y tedy budou akumulovat nevýhodné mutace. Protože na původně
homologním X se toto neděje, bude exprese genů na Y potlačena nebo geny zcela zmizí.
Poslední model ukazuje, že pozitivní selekce na Y je rovněž méně efektivní než u ostatních
chromosomů. Na chromosomu X, kde k rekombinaci dochází, alely stejných genů
procházejí adaptačním procesem. Pokud se tedy jejich homology na Y nezlepšují, nebo
dokonce zhoršují, bude lepší, aby jejich exprese byla potlačena nebo aby vůbec
neexistovaly.
6
7
Kompenzace genové dávky
Při chromosomálním určení pohlaví XX/XY a ZZ/ZW by homogametické pohlaví mělo mít
2x víc transkriptů z genů na chromosomech Z a X. Regulace mnoha genů je citlivá na
genovou dávku, a tyto chromosomy nesou stovky nebo tisíce genů, jejichž transkripce by
se lišila mezi pohlavími. I když se transkripce některých genů liší v závislosti na pohlaví,
velká část genů na těchto pohlavních chromosomech má stejnou funkci u obou pohlaví.
Navíc tyto geny ovlivňují transkripci autosomálních genů, takže nerovnováha genové
dávky by postihla celý transkriptom.
Kompenzace genové dávky je vyrovnání exprese genů na chromosomech X nebo Z u
homogametického pohlaví, takže poměr produktů autosomálních a X/Z genů je stejný u
obou pohlaví. KGD byla nejprve objevena u drozofily, háďátka a placentálních savců
(myš, člověk), tedy skupin, jejichž pohlavní chromosomy vznikly nezávisle, takže bylo
rozumné předpokládat, že i KGD vnikla nezávisle, což je podpořeno i tím, že je založena
na různých principech. Poté, co se kompenzace našla ve 3 ze 3 případů a u nepříbuzných
skupin, považovala se za nezbytnou součást evoluce pohlavních chromosomů. Avšak
nezávislé výzkumy u kura a zebřičky (zebra finch) ukázaly, že u ptáků chromosom Z u
samce není kompenzovaný globálně, kompenzace se týká jen malé skupiny genů a
většina genů na Z prostě kompenzovaná není a samec má 2x víc jejich produktů než
samice. Zpočátku se hledaly důvody, proč jsou ptáci výjimeční tím, že nemají KGD, ale
pak přišla data z motýlů (bource morušového), kde geny na Z rovněž nejsou
kompenzované globálně, ale jen některé lokálně a většina vůbec. Je KGD jen u XY a ne u
ZW? Nemáme dost dat (jen z 5ti skupin) a nevíme proč by to tak mělo být (i když teorie
existují). Způsob regulace genů u ptáků a motýlů je jednodušší, používá již existující
systémy, zatímco regulace celého chromosomu najednou vyžaduje tvorbu nových
mechanismů (takže je zřejmě druhotná). Navíc u ptáků a motýlů vidíme, že u většiny genů
rozdílná dávka nevadí, takže regulace celého chromosomu není nutná. Takže proč se tuto
mechanismy konvergentně vyvinuly u tří skupin, když jsou složité a nejsou nezbytné?
Nejjednodušší teorie – KGD se vyvinula u starších pohlavních chromosomů, u mladších to
nestihla. Ale pohlavní chromosomy placentálů jsou staré 166 MYA, drozofilí 65 MYA, ptačí
150 MYA, motýlí 190 MYA – tím to nebude.
8
9
Další teorie, která se pokouší vysvětlit, proč dochází ke kompenzaci dávky genů z celého
chromosomu X jen u skupin s heterogametickým samcem, říká, samci by mohli být
citlivější na genovou dávku než samice. To podporuje fakt, že u háďátka jsou
hypertranskribovány geny na X, což má dopad na obě pohlaví. U samce je dosažený
poměr X:A genům roven 1, u hermafroditů více než 1 (záleží na tom méně než u
samců?). Je také možné, že KGD je u nematod teprve na počátku a hermafroditi se
časem přizpůsobí. U skupin s heterogametickými samicemi (ptáci + motýli) je KGD
omezena jen na některé geny – opět v souladu s teorií, že samicím to vadí míň.
KGD u zástupců tří zkoumaných skupin s heterogametickým samcem (savci, Diptera a
Nematoda) mají společné to, že u samce dochází k hypertranskripci genů na X, aby se
vyrovnal poměr genových produktů na X a autosomech. To je velice zvláštní u savců,
kteří napřed u samic inaktivují jedno X, aby následně hypertranskribovaly geny na
neinaktivovaném X. Tento jev by vysvětlovala tzv. kinship theory, která popisuje
maternální a paternální geny soupeřící o maternální zdroje pro společného potomka.
Inaktivace X u placentálů a vačnatců by tedy mohla být důsledkem nitroděložního vývoje
a s tím souvisejícího boje matky s otcovskými geny v embryu, které se snaží získat
maximum pro embryo na úkor matky. Pro toto svědčí i fakt, že u vačnatců je inaktivován
vždy patenální chromosom – zřejmě ancestrální znak. U placentálů dochází k náhodné
inaktivaci maternálního a paternálního X. Optimální kombinaci vyvinula myš, u které
dochází k inaktivaci paternálního X v placentě, zatímco v embryu se X inaktivují náhodně.
11
12
Determinace pohlaví u C. elegans
Pohlaví u háďátka je určeno geny na X (hlavně sex-1 a fox-1), které umožňují rozpoznat
poměr X:A. U XX jediců je dávka vyšší, což vede k inaktivaci xol-1. Nízká aktivita xol-1
umožní vysokou aktivitu sdc genů (hlavně sdc-2), které řídí kompenzaci genové dávky
(pokud chybí KGD, je to pro XX jedince letální) i determinaci pohlaví. KDG je provedena
skupinou genů, např. dpy-26 a 27. Aktivita sdc-2 vede k represi her-1 (kóduje difuzibilní
protein, který funguje jako represivní ligand pro receptor tra-2. Pokud chybí her-1,
receptor TRA-2 a inhibuje proteiny FEM-1, FEM-2 A FEM-3 (mutace ve fem-2 a 3 vedou
k čisté samici bez schopnoti dělat spermie). FEM tak nemohou inhibovat aktivitu
transkripčního faktoru TRA-1A, který řídí vývoj somatických tkání samice. XX jedinci mají
krátkou periodu, kdy tvoří spermie, později tvoří vajíčka. Důležitým genem je fog-2,
který ovlivňuje aktivitu TRA-2, což umožňuje spermatogenezi u XX jedinců.
U X0 jedinců je běh věcí opačný. Nízká dávka počítacích genů na X má za následek
vysokou aktivitu xol-1 – represe sdc-2. Nepřítomnost SDC-2 vede k transkripci her-1a a
tím k inhibici TRA-2A. FEMs už nejsou inhibované a redukují aktivitu TRA-1A. To vede
k vývoji v samce v zárodečné i somatické linii.
Téměř všechny geny určující pohlaví byly nalezeny i u příbuzného C. briggsae, ze kterého
máme k dispozici osekvenovaný genom. Výjimkou jsou:
1) fog-2, který vznikl nedávnou tandemovou duplikací ftr-1 u C. elegans, důležitý krok
pro evoluci hermafroditismu (C. briggsae taky hermafrodit, což ale vzniklo u obou druhů
nezávisle).
2) fbf-1 a fbf-2, které vznikly nedávnou tandemovou duplikací u C. elegans, jejich funkcí je
represe fem-3.
Bylo experimentálně prokázáno, že ke vzniku hermafroditů u příbuzného gonochoristy C.
remanei stačí mutace ve dvou genech: snížení exprese tra-2 má za následek vznik zvířat
schopných dělat spermie, které jsou ale neaktivované. Aktivaci spermií udělá mutace
v genu swm-1.
13
Dráha určující pohlaví u Drosophila melanogaster
Přestože chromosomální určení u drozofily je XX/XY, přítomnost chromosomu Y
s určením pohlaví nijak nesouvisí a je důležitá až pro plodnost samečka. Primárním
signálem determinujícím pohlaví u drozofily je tedy poměr chromosomů X a
autosomálních sad. Chromosom X nese několik genů pro TFs (runt, sisA, sisB, sisC),
jejichž dvojitá dávka aktivuje gen Sxl (sex lethal) – splicing factor, jehož protein řídí
sestřižení mRNA genu tra. Za přítomnosti Sxl (tedy u samic) je tra sestřižen na funkční
protein, který řídí sestřih mRNA genu doublesex (dsx) na samičí formu. Ten aktivuje geny
řídící vývoj samice. Pokud sxl není přítomen, mRNA tra, která v jednom exonu obsahuje
stop kodón, dá vznik nefunkčnímu proteinu. Vznikne samčí varianta proteinu dsx, která
aktivuje geny pro samčí vývoj. Narozdíl od C. elegans, kde je pohlaví jedince určeno
alternativním zapínáním genů v genové kaskádě, u drozofily se toto děje přes
alternativní splicing a vznik funkčních nebo nefunkčních proteinů.
Aedes a Anopheles – Culicidae (Culicomorpha)
Bradysia, Rhinchosciara, Sciara a Trichomegalosphys – Sciaridae (Bibiomorpha)
Megaselia scalaris – Phoridae (Platypezoidea)
Musca – Muscidae (Calyptratae)
Lucilia + Chrysomya – Caliphoridae (Calyptratae)
Ceratitis + Bactrocera – Tephritidae
Drosophila – Drosophilidae (Ephydroidea)
15
Poté, co byly identifikovány geny určující pohlaví u drozofily, se zkoušely tyto geny hledat
u dalších skupin hmyzu, aby se zjistilo, zda mají stejnou funkci i jinde. Zjistilo se, že geny,
které jsou umístěny „downstream“ v genové kaskádě, jsou konzervovanější a plní
stejnou/obdobnou roli i u evolučně vzdálených skupin, zatímco „upstream“ geny jsou
rychle obměňovány. Skvělým příkladem je gen Sxl, stojící na vrcholu genové dráhy
určující pohlaví u drozofily, který nebyl nalezen nikde jinde než u rodu Drosophila.
Opakem je gen Dsx, jehož homology plní obdobnou funkci i u háďátka a obratlovců.
16
17
Variabilní mechanismus určení pohlaví u mouchy domácí (Musca domestica)
Zatímco drozofila určuje pohlaví zygoty prostřednictvím poměru produktů genů na
autosomech a chromosomu X, u mouchy počet chromosomů X nemá na pohlaví vliv.
Základní typ určení pohlaví využívá přítomnost/absenci chromosomu Y, který nese faktor
M, který směruje vývoj jedince v samce. Zdravé samice se vyvíjí z jedinců, které nemají
chromosom Y, a je jedno, jestli mají jeden nebo dva chromosomy X. Pohlavní
chromosomy jsou u mouchy nediferencované (liší se jen přítomností M), proto pro
normální vývoj stačí přítomnost chromosomu Y, i když chromosom X zcela chybí.
Zároveň není potřeba kompenzace genové dávky, proto u mouchy neexistuje. Zvláštností
je, že faktor M je poměrně mobilní, a proto existují linie, kde chromosom Y zcela chybí a
faktor M je lokalizován na (libovolném) autosomu nebo na X. To je také důvod, proč
moucha nemá diferencované pohlavní chromosomy. Kromě tohoto základního typu
určení pohlaví existují i linie, kde se vyvinuly alternativní mechanismy.
18
Alternativní mechanismy určení pohlaví u mouchy domácí
Když byla izolována linie, kde jsou všichni jedinci homozygotní pro autosomální M, přišlo
se na existenci genu F, který působí downstream od M, a jehož dominantní forma FD
determinuje vývoj v samici i za přítomnosti M. V normálních liniích je funkce divoké alely
F potlačena M, ale mutantní FD na signál M nereaguje.
Existuje linie, kde je tomu naopak a která vlastní loss-of-function nebo hypomorfní
alelu FMAN, kde homozygoti FMAN / FMAN se vyvíjejí v samce, zatímco jedinci s divokou
alelou F v samice. Tento systém tedy také funguje bez M. Poslední variantou je linie s
maternálním determinantem, který řídí vývoj potomstva v samce. Samice, které ho
nemají, dělají pouze dcery. Samci se na určení pohlaví potomstva nepodílejí.
V roce 2010 se podařilo identifikovat gen F a charakterizovat jeho alely FD a FMAN. Je to
gen transformer, který, stejně jako u drozofily, spolu s tra-2 řídí sestřih produktu
doublesex na samičí variantu. Je přítomen ve dvou variantách, maternální (dodán
matkou) a zygotický (vyprodukovaný zygotou). Zygotický tra je aktivován maternálním
tra, který, jakmile je jednou aktivován, stimuluje svou vlastní expresi. Faktor M, který řídí
vývoj zygoty v samce, zabraňuje stimulaci exprese zygotického tra. Výsledkem je sestřih
dsx na samčí variantu.
Dominantní alela traD (= FD) ke své aktivaci nepotřebuje maternální tra a
nereaguje na M. Naopak exprese alely traMAN (= FMAN) je natolik nízká, že není
schopna regulovat sestřih dsx na samičí variantu, takže divoká alela tra se chová
jako dominantní, protože její přítomnost na regulaci sestřihu dsx stačí. M u této
linie není přítomen.
U linie Ag (Arrhenogenic), kde je pohlaví ovlivněno maternálním determinantem,
funguje alela Ag jako inhibitor maternálního tra, takže za její přítomnosti nemůže
maternální tra aktivovat transkripci zygotického tra. Výsledkem je vývoj v samce. Proto
všechny samice, které nesou divoké alely Ag+ (+/+), dělají samice, zatímco samice
heterozygotní pro alelu Ag (Ag/+) dělají samce (Ag/Ag je letální). Přítomnost alely Ag u
samce pohlaví potomstva neovlivňuje.
23
Evoluční původ novinek v determinaci pohlaví
Sxl u drozofily vznikl duplikací genu CG3056, kódujícího RNA vázající protein u dipter.
Vstup Sxl do dráhy určující pohlaví byl umožněn vznikem Sxl- vazebného místa na genu
tra a vstupem numerátorů (např. sisA, sisB, runt), umožňujících zjistit množství X
chromosomů.
Dominantní samčí determinant FD u mouchy domácí vnikl mnohonásobnými delecemi a
inzercemi v intronu genu tra. Tato alela je konstitutivně sestřihována do samičí varianty, i
když je přítomen samčí determinant M.
Blanokřídlý hmyz a některé další skupiny (nejen) hmyzu určují pohlaví tzv.
haplodiploidním systémem. Ten spočívá v tom, že z oplozených vajíček se líhnou samice,
z neoplozených samci. Haplodiploidie vznikla u hmyzu nejméně 10x, což přináší otázku,
v čem je tento systém výhodný. Bylo navrženo, že haplodiploidie mohla vzniknout
koevolucí endosymbiontů, kteří zabíjeli samce hostitelského druhu, a jejich hostitele.
Podle této hypotézy endosymbionti zabíjeli samce tak, že zničily otcovskou sadu
chromosomů, čímž vnikl neživotaschopný jedinec. Toto vedlo k selekčnímu tlaku na vznik
genu, který by umožnil přežívání haploidních samců.
25
U včely je samičí pohlaví determinováno jediným lokusem csd (complementary sex
determiner) lokalizovaným na autosomu (pohlavní chromosomy v tomto systému
nejsou), pro který existuje 19 různých alel. Pokud má jedinec dvě různé alely (tj. jedinec
je pro csd lokus heterozygotní), bude z něj samice, pokud má jen jednu alelu, bude z něj
samec. Z oplozených vajíček tak s vysokou pravděpodobností budou samice, protože při
19 alelách existuje 171 kombinací heterodimerů, z neoplozených vajíček budou vznikat
samci, protože tam může být z definice jen jedna alela, z jejíchž produktů bude vznikat
homodimer. Může se stát, že je královna oplozena samcem, který nese alelu shodnou
s jednou z těch, které nese ona sama (vysoká pravděpodobnost při příbuzenském
křížení). Pak bude polovina diploidního potomstva vzniklého z tohoto spojení nést na
obou chromosomech stejnou alelu a budou z nich vznikat diploidní samci. Ti jsou u včel
dělnicemi vyhledáváni a zabiti ještě ve stádiu larvy.
Molekulární princip systému CSD je tento: heterorodimer proteinu CSD řídí splicing
mRNA genu feminizer (fem), který je ortologem genu tra, na samičí (= funkční) formu,
která řídí sestřih genu dsx na samičí formu. Homodimer (vznikající u neoplozených
vajíček, které mají jen jednu alelu csd) je nefunkční, a tak fem mRNA obsahující stop
kodón dá vzniknout nefunkčnímu proteinu FEM a gen dsx je tak sestřižen do samčí
formy.
Csd u včely vnikl duplikací genu fem/tra před cca 60 MYA. Jeho fungování bylo
umožněnou evolucí hypervariabilního místa složeného z repetic bohatých na asparagin a
tyrosin (rozpoznání odlišnosti monomerů?), a bodovou mutací, která dala vznik novému
coiled-coil motivu (zodpovědný za vazbu proteinových monomerů?).
Přestože všichni blanokřídlí mají haplodiploidní systém, ne všechny skupiny
využívají komplementární determinaci pohlaví. Alternativní způsob byl, včetně
molekulární podstaty, charakterizován u dalšího modelového druhu blanokřídlých
(kromě včely) – parazitické vosičky kovověnky Nasonia vitripennis.
30
Určení pohlaví u vosičky kovověnky Nasonia vitripennis (Hymenoptera)
Stejně jako všechen blanokřídlý hmyz má i kovověnka N. vitripennis určení pohlaví
pomocí haplodiploidie, kdy samice vznikají z oplozených vajíček a samci z neoplozených.
Narozdíl od včely, kde je pohlaví určeno mnoha alelami lokusu csd a při inbreedingu
mohou vznikat diploidní samci, u kovověnky platí, že oplozená vajíčka i inbredních linií se
vždy vyvinou v samice, neoplozená v samce. Princip určení pohlaví tedy musí být jiný než
pomocí csd lokusu.
Studiem triploidních linií kovověnky se potvrdilo, že klíčová pro určení
pohlaví je přítomnost/absence paternálního genomu, ne stupeň ploidie. Triploidní
samice produkovaly haplo- i diploidní vajíčka, pro která platilo, že jsou-li oplozena,
vylíhnou se samice, pokud ne, vzniknou samci. Principem určení pohlaví kovověnky je
maternální imprinting genu původně označeného zsd (zygotic sex determiner), který
inaktivuje kopii ve vajíčku. Funkční kopie zsd tak může přijít jedině ze spermie, protože u
samců maternální imprinting pochopitelně neprobíhá. Ta následně řídí vývoj jedince
v samici, zatímco z neoplozených vajíček, která obsahují jen nefunkční kopii zsd,
vzniknou samci.
31
Studiem genů tra (transformer) a dsx (doublesex), které se u hmyzu účastní determinace
pohlaví, se podařilo doplnit do dráhy určující pohlaví u kovověnky konkrétní hráče.
Matka do vajíček umísťuje maternální mRNA nebo protein genu tra, který řídí sestřih
zygotického genu tra do aktivní formy, která řídí sestřih genu dsx do samičí varianty.
Maternální tra ale funguje jen na neimprintovanou – paternální alelu zygotického tra.
Samice tak mohou vznikat jen z oplozených vajíček, kde je přítomen i paternální genom.
V neoplozených vajíčkách je přítomna jen imprintovaná maternální alela tra, která je
exprimována do podoby zkrácených nefunkčních proteinů, a mRNA dsx je tak sestřižena
do samčí podoby.
33
Smutnice rodu Sciara kombinují určení pohlaví poměrem počtu X a sad autosomů
podobně jako drozofila, ale tomu předchází eliminace jednoho nebo dvou paternálních
chromosomů X. Embryo smutnic obsahuje dvě sady chromosomů a tři chromosomy X, z
nichž dva jsou paternálního původu. Jeden nebo oba jsou později redukovány, takže
výsledkem je embryo XXAA (samice) nebo XAA (samec).
34
Eliminace paternálních chromosomů u smutnice rodu Sciara (Diptera)
Zygota vzniká splynutím vajíčka AX a spermie AXX, vznikne AAXXX (A = sada autosomů).
Na počátku embryonálního vývoje (4. dělení) dojde v budoucích somatických buňkách
k eliminaci paternálního X u samic a obou paternálních X u samců. Zárodečné buňky
eliminují jedno paternální X a jsou odloženy stranou, dokud se nezačnou vyvíjet gonády.
Meióza u samic běží normálně. U samců během meiózy I všechny paternální
chromosomy (i autosomy) odejdou do cytoplazmatického „pupenu“, během meiózy II se
rozejdou chromatidy autosomů, vždy jedna sesterská chromatida jde do pupenu.
Výjimkou je X, kde obě chromatidy zůstanou. Výsledkem samčí meiózy je jediná buňka,
která má haploidní sadu chromosomů a 2 X.
Červci jsou skupinou hmyzu, která vykazuje mimořádnou variabilitu mechanismů určení
pohlaví. Červci (Coccoidea) patří mezi Hemiptera a jsou příbuzní mšicím a molicím.
Popsáno víc než 7000 druhů v 28 čeledích. Během prvního instaru se obojí pohlaví vyvíjí
stejně, pak dochází k diferenciaci na bezkřídlé usedlé samice a okřídlené létající samce.
Živí se vysáváním floemu, jsou koloniální a škodí hostitelské rostlině nejen posáváním,
ale i introdukcí patogenů. Samice většinu druhů mají ochrannou voskovou vrstvu a
zástupci několika čeledí dokáží indukovat tvorbu hálky. Posávání floemu je
problematické, protože v něm chybí některé esenciální aminokyseliny, což červi vyřešili
endosymbiotickými bakteriemi, které jim dodají potřebné látky.
Determinace pohlaví u červců
Ancestrální je XX/X0, ale mnoho taxonů si vyvinulo alternativní strategie.
Haplodiploidie a diploidní arhenotokie
Haplodiploidie se vyvinula ze systému XX-X0 a spočívá v tom, že samice se líhnou
z oplozených vajec a jsou diploidní, zatímco samci z neoplozených vajec a jsou haploidní.
Diploidní arhenotokie se od haplodiplodie liší tak, že samci se sice líhnou z neoplozených
vajec, ale je u nich znovu ustavena diploidie tím, že se haploidní buňky po prvním dělení
opět spojí. Aby to nebylo málo komplikované, krátce po znovunastolení diploidie je
jedna ze sad chromosomů opět heterochromatinizována, čili samec má jen jednu
funkční sadu. Tento systém byl nalezen u rodu Parthenolecanium a vznikl buď z PGE
nebo partenogeneze, což jsou systémy, které se vyskytují u příbuzných rodů. Nejlepší na
tom je, že obě sady chromosomů u samců jsou přece identické.
Partenogeneze
U červců je 6 typů partenogeze, dělení podle 3 kritérií: a) obligátní (žádní samci) vs.
fakultivní (samci občas), b) které pohlaví se vyvíjí z neoplozených vajec (samice, samci,
obojí), c) jak je nastolena diploidie (fúzí jader po dělení zygoty, fúzí polárního tělíska a
vajíčka, produkcí neredukovaných diploidních vajec).
Partenogeneze je u červců obvyklá a vznikla několikrát nezávisle, ale většinu typů
najdeme výhradně u čeledi Coccidae.
Hermafroditismus
Hermafroditismus je běžný u rostlin, korýšů i obratlovců, ale u hmyzu je extrémně
vzácný. Jediné druhy, u kterých byl hermafroditismus s jistotou prokázán, všechny patří
mezi červce. Jsou to: Icerya purchasi (perlovec zhoubný – výskyt po celém světě
v citroníkových plantážích), Gigantococcus bimaculatus a Crypticerya (pův. Icerya) zeteki
(všechny 3 rody jsou příbuzné). U každého druhu vznikl hermafroditismus nezávisle.
Hermafoditi se vyvíjejí z oplozených vajec a jsou diploidní. Ale některé buňky v gonádách
jsou haploidní, ty se vyvíjejí ve spermie, zatímco diploidní buňky v gonádách dávají
vzniknout oocytům. Ukázalo se, že tyto haploidní buňky se dostávají již do vajíčka
polyspermií (jedna spermie oplodní, ostatní zůstávají jako haploidní pronuclei – budoucí
spermie). Podle teorie Normark 2009 je to strategie samce, jak si zajistit oplození nejen
konkrétního vajíčka, ale i vajec, které udělá v dospělosti. Většina oocytů je oplozena, ty,
které nejsou (cca 10%), dají vzniknout samcům, kteří jsou OK a normálně kopulují
s hermafrodity. Ostatní druhy rodu Icerya jsou haplodiploidní.
Eliminace paternálního genomu (PGE)
PGE se vyskytuje u 14 čeledí včetně ekonomicky významných Pseudococcidae a
Diaspididae. U tohoto systému se obě pohlaví vyvíjejí z oplozeného vajíčka, ale na
počátku vývoje dojde u samců k heterochromatinizaci paternálního genomu (ale genom
je potenciálně funkční, pokud dojde experimentálně k de-heterochromatinizaci, samčí
genom tvoří funkční spermie). U červců jsou tři typy PGE – liší se dobou a způsobem
ztráty PG:
Lekanoidní (lecanoid) – heterochromatinizace PG se děje během embryogeneze,
eliminace během spermatogeneze. Ancestrální typ. Typ Comstockiella (pojmenován
podle rodu, kde byl poprvé identifikován) je podobný jako lekanoidní, ale část PG je
ztracena už před začátkem spermatogeneze, část až v průběhu (jako u lekanoidního
typu). Množství PG ztraceného před/v průběhu spermatogeneze se liší i v rámci jedince.
U třetího typu (Diaspidid system) dojde ke ztrátě PG na počátku vývoje samce
mechanismem, který se nazývá opožděná anafáze otcovské sady (anaphase lagging of
the paternal set), kdy se paternální chromosomy během anafáze pohybují tak pomalu, že
nejsou inkorporovány do jádra dceřiné buňky.
40
Variabilní reprodukční strategie a symbiotické bakterie
Symbiotické bakterie jsou u červců potřeba kvůli dodání esenciálních aminokyselin a
dalších látek, kterých je ve floemu nedostatek (u některých druhů místo bakterií
jednobuněčné houby volně v cytoplazmě). Jsou ve specializovaném orgánu –
bakteriomu, který vzniká fúzí tří polárních buněk s buňkami embrya – polyploidní útvar –
bakterie jsou tak izolovány od zbytku těla a díky bakteriomu zřejmě nevědí, v jakém
pohlaví se necházejí. Nicméně při tvorbě oocytů bakteriom fúzuje s ovárii a bakterie
pronikají do oocytů, kde jsou volně v cytoplazmě, takže po určitou dobu mohou
ovlivňovat hostitele.
V souvislosti s manipulací pohlavím hostitele byly dosud zkoumány hlavně parazitické
bakterie (Wolbachia, Cardinium), o nichž se ví, že dokáží ovlivňovat pohlaví feminizací
samců, zabíjením samců, nebo indukcí partenogeneze. Symbiotické bakterie se moc
nestudovaly. Normark (2004) studoval společné znaky skupin s PGE a haplodiploidií a
všechny mají symbiotické bakterie a koloniální způsob života. Protože se bakterie
přenášejí výhradně po mateřské linii, bude silný selekční tlak aby eliminovaly samce, což
může být dosaženo likvidací spermie a haploidizací samčího embrya, což je letální.
Samice hostitele pak budou selekcí preferovány, pokud dokáží produkovat životaschopné
haploidní samce. Vysoká variabilita reprodukčních strategií u Coccidae může být
způsobena tím, že nemají endosymbionty v bakteriomu, ale volně v cytoplazmě, kde
mohou lépe ovlivňovat fyziologii hostitele.
Zabíjení samců
Zabíjení samců nebylo u červců přímo pozorováno, ale existuje několik pozorování, které
napovídají, že se do určité míry někde odehrává. Příkladem je Dynaspidiotus californicus,
kde je silný výkyv poměru pohlaví směrem k samicím, který během života zvyšuje ( larvy
samci 40%, dospělci 10%). Toto svědčí o vysoké mortalitě samců a rovněž svědčí o tom,
že zabíjení samců se děje spíše pasivní než aktivní cestou (čili bakterie v samci nefungují
tak dobře jako v samici). Další fakt, který toto podporuje, je místo, kde se samci při
krmení nacházejí. Zatímco samice se pohybuje na chráněných, ale méně úživných částech
rostliny, samci jsou na místech sice bohatších živiny, ale vystavenějších predátorům. To by
odpovídalo představě, že samčí bakterie je živí méně, než bakterie v samicích. Způsobů,
jak se mohou hostitelé tomuto bránit, je několik: 1) tvorba bakteriomu, jehož složení je
díky fúzi polárních tělísek a embryonálních buněk s aktivním paternálním genomem
podobné u samce i samice, takže bakterie neví, v jakém pohlaví se nachází. 2) Dále je to
maximální omezení kompetice mezi pohlavími, takže bakterie nebudou mít motivaci
samce zabíjet. Proto také samci mnoha druhů žerou jen po krátkou dobu, pak ztratí
bakterie a začnou vyvíjet gonády (čili bylo by nemožné před bakteriemi nadále zakrývat,
že jsou samci). 3) Omezení závislosti na bakteriích: u rodu Stictococcus samci nemají
bakterie a samice si pro výživu synů vytvořily jakousi pseudoplacentu.
Indukce partenogeneze
Partenogeneze je u červců běžná a vznikla několikrát nezávisle u různých čeledí,
v některých případech nalezeny parazitické bakterie, které by pohlaví mohly ovlivňovat
(neznámá bakterie u Parthenolecanium cerasifex; Cardinium spp. u partenogenetických
Diaspididae), ale jejich vliv na poměr pohlaví nebyl prokázán.
41
Pohlaví nositele může být ovlivněno endosymbiotickou bakterií (endosymbióza sensu
lato – parazitismus + mutualismus), která žije obligátně uvnitř buňky hostitele. Bakterie
je přenášena vertikálně jen v cytoplazmě, tedy ve vajíčkách a ne ve spermiích, změna
pohlaví hostitele tedy může být pro bakterii výhodná a každá změna, která povede
k vychýlení pohlaví žádoucím směrem, bude pozitivně selektovaná. Takové bakterie,
známé jako reprodukční paraziti, byly nalezeny u > 30% členovců. Nejběžnější je
Wolbachia, která zároveň jediná ze známých druhů ovládá všechny 4 typy manipulace: 1)
cytoplazmatickou inkompatibitu (nekompatibilita spermie a vajíčka, která vede k postzygotické sterilitě mezi infikovaným samcem a neinfikovanou samičkou, 2) zabíjení
samců (vychýlení pohlaví k samicím cíleným zabíjením samčích potomků), 3) feminizaci
genetických samců, 4) indukci partenogeneze (vychýlení pohlaví indukcí asexuální
produkce dcer).
Cytoplazmatická inkompatibilita (CI)
CI je nejčastější reprodukčně manipulativní strategií. Byla popsána u isopodních korýšů,
roztočů a hmyzu a je způsobena bakteriemi rodu Wolbachia a Cardinium. Narozdíl od
ostatních strategií CI nemanipuluje poměrem pohlaví, ale zvýhodňuje své hostitele. Tato
strategie byla nejvíce zkoumána u Wolbachie, která CI indukuje modifikací spermií
infikovaných samců. Vajíčka infikovaných samic jsou schopná kompenzovat modifikované
spermie, což vajíčka neinfikovaná nedokáží. Infikované samice jsou proto úspěšnější a
Wolbachia se šíří. Cytogeneticky se děje to, že prvojádra se vyvíjejí asynchronně , což
vede k poruše prvního mitotického dělení zygoty. Konkrétně fosforylace histonu H3 u
samčího prvojádra, která je nezbytná pro zahájení mitózy, je opožděná, což způsobí
kondenzaci paternálního genomu během metafáze a jeho vyloučení během anafáze, což
vede k embryonální letalitě.
Feminizace u korýšů
Isopod Armadillium vulgare (svinka obecná) má genetické určení pohlaví ZZ/ZW, ovšem
některé samice produkují výrazně větší množství dcer, což je způsobeno bakterií rodu
Wolbachia. Všechny zygoty, které obdrží Wolbachii, se vyvinou v samice, přičemž zygoty
ZZ se vyvíjejí ve funkční samice, které pak rovněž produkují samičí potomstvo. Vedlejším
efektem působení Wolbachie je snížení frekvence W, protože ZZ samice produkují samičí
potomstvo bez toho, že by přenášely chromosom W. V populaci promořené Wolbachií
nakonec mohou zůstat jen jedinci ZZ, kteří produkují samice a kontrola pohlaví by pak
byla zcela v režii Wolbachie – z infikovaných zygot jsou samice, zbytek samci. Efektivita
přenosu Wolbachie je 90%, takže poměr pohlaví je výrazně vychýlen ve prospěch samic.
Přesný molekulární mechanismus působení Wolbachie není znám, ale existují důkazy o
tom, že se tak děje přes působení na samčí žlázu (androgenic gland), které Wolbachie
brání ve vývoji. Zdá se, že u tohoto druhu mají obě pohlaví program na vývoj obojího
pohlaví. W chromosom patrně nese samičí gen, který inhibuje samčí gen na Z, který řídí
vývoj samčí žlázy. Tento orgán produkuje samčí hormon (androgenic hormone), který
vede k diferenciaci samce po 3. svlékání a k vývoji samčích sekundárních znaků
v dospělosti. U genetických samic samičí gen inhibuje samčí gen a tím brání vývoji samčí
žlázy. Wolbachia by tedy mohla blokovat samčí gen, případně působit v pozdějších fázích
vývoje, výsledkem je ovšem nevyvinutí samčí žlázy. Na vývoj pohlaví má vliv i množství
Wolbachií v buňce, protože občas dochází k neúplné feminizaci, kdy Wolbachie nemá sílu
na úplné potlačení vývoje samčí žlázy, ale pořád dokáže cílit na receptory samčího
hormonu.
Wolbachia byla nalezena u mnoha druhů stejnonožců (Isopoda) i jiných korýšů.
Feminizace byla nalezena i u několika druhů různonožců (Amphipoda), kde feminizujícím
faktorem ale není bakterie, nýbrž jednobuněčná eukaryota – mikrosporidie, a princip
feminizace je stejný jako u Wolbachie – prevence vývoje samčí žlázy.
Feminizace u hmyzu a roztočů
Dlouho se myslelo, že femizinace je omezená jen na korýše, protože mají labilní způsob
určení pohlaví, který závisí na produkci a cirkulaci samčího hormonu. Naopak hmyz má
určení pohlaví na buněčné úrovni, parazit by tak musel konverzi provádět v každé buňce
zvlášť. Tento pohled se změnil poté, co byl objeven roztoč Brevipalpus phoenicis,
feminizovaný bakterií rodu Cardinium. Poté byla feminizace objevena u motýla Eurema
hecabe, kříska Zyginidia pullula (Hemiptera) (obojí Wolbachia) a vosy Encarsia hispida
(Cardinium).
U E. hecabe a Z. pullula samice infikované Wolbachií produkují jen samičí potomstvo, po
přeléčení antibiotiky produkují obojí pohlaví, více samců. Cytogeneticky bylo prokázáno,
že samice infikované Wolbachií jsou ve skutečnosti ZZ feminizovaní samci.
Protože sex determinace u korýšů a hmyzu je velmi odlišná, budou odlišné
i cílové geny Wolbachie. U hmyzu bude Wolbachie interagovat s klíčovými geny určujícími
somatické pohlaví (jako např. homology drozofilích genů doublesex nebo transformer). U
Ostrinia scapulalis zabíjí Wolbachie samce, ale při menší koncentraci má feminizační efekt
na genetické samce. Ukázalo se, že interferuje s pohlavně specifickým sestřihem
doublesexu nebo některým z upstream genů. Naopak u korýšů byl doublesex a
transformer nalezeny jen u perloočky Daphina magna (Branchiopoda), transformer nemá
pohlavně specifickou expresi a doublesex není alternativně sestřihován, ale má jinou
úroveň exprese u samce a samice. Wolbachia by také mohla interagovat s hormonálními
drahami zahrnující ekdysteroidy. Každopádně molekulární mechanismus fungování
Wolbachie zůstává nejasný a je pravděpodobné, že se bakterie naučily ovlivňovat různé
dráhy svých členovčích hostitelů.
44
Indukce partenogeneze u hmyzu a roztočů
Feminizace umožňuje vertikální přenos endosymbiontům, ale stále vyžaduje
páření a tím přítomnost samců. Ideálem ze strany endosymbionta je udělat
samice a zároveň zařídit, aby samci nebyli potřební. Tři bakteriální paraziti toto
dokázali: Wolbachia, Cardinium a Rickettsia. Ve všech případech endosymbionti
navozují partenogenezi u haplodiploidních druhů, konkrétně u blanokřídlých,
třásněnek a roztočů. Parazit je schopen přeměnit haploidní zygotu na diploidní a
tak z ní udělat samici, pomocí duplikace chromosomové sady u neoplozených
vajíček. Infikované samice jsou tedy schopné produkovat partenogenetické
potomstvo bez potřeby samců. Podobně jako u feminizace molekulární podstata
není známa, ale jsou k dispozici cytogenetická pozorování, která ukazují, že
existují nejméně 3 cesty jak dosáhnout diploidizace: 1) u vosičky rodu
Trichogramma se během anafáze prvního mitotického dělení zygoty chromosomy
nerozejdou, takže vznikne buňka s 2 identickými sadami chromosomů. 2) U
vosičky Muscidifurax uniraptor je první mitotické dělení normální, ale vzniklé
haploidní buňky zfúzují a vzniká diploidní buňka. 3) Roztoči rodu Bryobia
indukuje Wolbachia partenogenezi tak, že modifikuje meiózu tak, aby vznikly
diploidní gamety.
Stejně jako při feminizaci i tady občas vznikají intersexy, patrně kvůli
nedostatečnému množství bakterií. To může být způsobeno vyšší teplotou,
protože Wolbachia je termosensitivní, takže u Trichogrammy při 26°C se líhnou
jen samice, při >30°C se ze všech neoplozených vajec líhnou samci. Při
teplotách mezi jsou produkovány samice, samci i intersex.
Výsledek feminizace a indukce partenogeneze je stejný: samci změnění na
samice. Rozdíl je v tom, že feminizace dělá fenotypické samice a IP genetické
samice.
Genový konflikt a evoluce rezistentních genů u hostitele
Manipulace pohlavím hostitele proti sobě staví jaderné geny a geny
endosymbionta (ES), protože zatímco ES geny jsou přeneseny jen samicí,
jaderné geny jsou většinou přenášeny do obou pohlaví stejně a jsou selektované
na vyrovnaný poměr pohlaví. Vychýlení pohlaví směrem k samicím vede k tomu,
že se zvýší fitness samců, protože jsou vzácnější. Samice, které dokáží
produkovat samce, budou selekcí zvýhodněny proti samicím, které plodí jen
dcery. Jaderné geny tedy budou selektovány na to, aby vynalezly mechanismus
jak zrušit vliv ES. Tyto geny nemusí být nutně geny určující pohlaví, ale třeba i
geny bránící přenosu ES.
Rezistence k IP
V polulaci Trichogramma kaykai z pouště Mojave je IP u méně než 30% samic, i
když Wolbachia by se měla šířit. Frekvence Wolbachie je stabilní díky existenci
paternal sex-ratio chromosomu (PSR), který je schopen z diploidního oplozeného
vajíčka udělat zpátky haploidní. PSR je B chromosom, který je přenášen
výhradně po otcovské linii. Funguje tak, že ničí paternální sadu chromosomů
kromě sebe tím, že je indukuje jejich kondenzaci během prvního mitotického
dělení po oplození. Vajíčko se tedy vyvíjí jako samec s PSR. Čili každý
chromosom, který se dostane do styku s PSR je odsouzen k záhubě.
Zabíjení samců
Zabíjení samců bylo nalezeno u 5 hmyzích řádů a roztočů, u druhů s libovolnou determinací
pohlaví (ZW, XY, X0, haplodiploidie, prostředí), ovšem s determinací pohlaví neinteraguje.
Vychýlení pohlaví se děje přes likvidaci samčího potomstva, což vede k zlepšení života sester
mrtvých samců, protože mohou konzumovat vajíčka, ubude nežádoucích interakcí se sourozenci
(např. je nižší kompetice o krmení), sníží se riziko inbreedingu. Důsledkem je zvýšení úspěšnosti
infikovaných dcer samic cca o 10% oproti neinfikovaným. Tato výhoda pomáhá šíření parazita,
ale není výhodná pro matku, která přišla o ½ potomstva a výhoda pro dcery, daná parazitem,
nekompenzuje ani zdaleka tuto ztrátu.
Rezistence k zabíjení samců
Nejlépe dokumentovaným případem rezistence k zabíjení samců je motýl Hypolimnas bolina.
Tento druh je infikovaný kmenem Wolbachie wBol1, která v Polynesii zabíjí samce. Naopak
v jihovýchodní Asii jsou nesou tento kmen samci i samice a produkují vyrovnaný poměr pohlaví.
Ukázalo se, že efekt zabíjení samců je v této populaci potlačen jedním dominantním
autosomálním genem v genomu hostitele, který samcům umožňuje přežít i v přítomnosti MK
(male killing) Wolbachie. Rychlost šíření tohoto genu byl monitorován na souostroví Samoa
(Polynesie), kde se původní poměr pohlaví 99% samice změnil ve vyrovnaný během 10 generací,
což je jedno z nejrychlejších evolučních změn pozorovaných v přírodních populacích. Manipulace
pohlavím tak může být častější, než by se zdálo z frekvence těch pozorovaných, protože je
možné, že mnoho druhů, které v minulosti byly předmětem manipulace pohlaví, už tento
handicap překonalo. Přesto, xBol1 je vyskytuje s vysokou frekvencí i v populacích, kde je
potlačena, protože má v záloze další manipulační mechanismus – cytoplazmatickou
inkompatibilitu, kterou začala využívat okamžitě po tom, co infikovaní samci odolali MK. Toto
ilustruje fakt, že někteří ES mají schopnost několika typů manipulací, což je důsledkem závodech
ve zbrojení mezi hostitelem a parazitem.
48
49