Do czego kotu potrzebna jest płeć?
Tytuł tego artykułu powinien właściwie brzmieć: "Do czego kotu potrzebne są narządy płciowe?" Ale to chyba wszyscy wiemy... Dlaczego jednak istnieją płcie? I to tylko dwie? Do rozmnażania wystarczy jedna. Istnieje przecież dzieworództwo, czyli wydawanie potomstwa bez udziału samca. Rozwielitki tak robią. Ale i one, przynajmniej raz w roku łączą się z samcami i składają zapłodnione jajeczka.
Krok w ewolucji
Biologicznym celem istnienia wszystkich żywych organizmów jest przekazania własnych genów kolejnym pokoleniom, czyli krótko mówiąc - rozmnażanie. Większość żywych organizmów zamieszkujących naszą planetę wytwarza w tym celu w specjalnych narządach, zwanych gruczołami płciowymi, komórki rozrodcze. Łączą się one w procesie zwanym zapłodnieniem, dając początek nowemu życiu.
Do połączenia się komórek rozrodczych może dochodzić poza organizmem matki. Mówimy wówczas o zapłodnieniu zewnętrznym. Możliwe jest ono tylko w środowisku wodnym. Problem w tym, że w takich warunkach komórkom jajowym i plemnikom trudniej się odnaleźć. Im więcej zatem jest komórek rozrodczych uwalnianych w tym samym czasie, tym większe prawdopodobieństwo zapłodnienia. Koralowce wytwarzają ich miliony.
Produkcja tak dużej liczby komórek jajowych i plemników wymaga wiele energii - więc, chociaż się sprawdza w praktyce, jest mało ekonomiczna. Dlatego możemy zaobserwować ewolucyjną tendencję do zmniejszania liczby komórek rozrodczych i rozwój sposobów rozmnażania, które to umożliwiają. Ogromnym krokiem w ewolucji było pojawienie się zapłodnienia wewnętrznego, czyli zachodzącego wewnątrz organizmu dorosłego zwierzęcia. Celowo nie użyłem tu słowa "matka", ponieważ takie chociażby lądowe ślimaki trudno nazwać matkami. Ojcami zresztą też trudno. Lądowe ślimaki są bowiem obojnakami.
Zapłodnienie wewnętrzne pozwala zmniejszyć zarówno liczbę produkowanych jajeczek, jak i plemników, choć tych ostatnich i tak samce wytwarzają sporo. A to z tej, między innymi przyczyny, że i tak mają one długą drogę do przebycia w narządach rodnych samicy. Najpierw jednak muszą się tam dostać. Choć może nam się wydawać to dziwne, nie wszystkie zwierzęta, u których dochodzi do zapłodnienia wewnętrznego, uprawiają seks, tak jak my, nasze koty czy inne ssaki. Samiec salamandry plamistej składa plemniki na ziemi w specjalnym pakieciku zwanym spermatoforem, który samica wciąga następnie do wnętrza ciała.
Najbardziej zaawansowaną (by tak rzec) strategię rozrodu stosują ssaki łożyskowe. Wytwarzane w jajnikach komórki jajowe wędrują u nich jajowodami do specjalnego tworu - macicy, gdzie się rozwijają. Natomiast dzięki obecności łożyska płody czerpią składniki odżywcze wprost z organizmu matki.
U kotów macica składa się z dwóch części i swym wyglądem przypomina co nieco literę V. Mówimy, że jest to macica dwurożna. Do każdego rogu uchodzi jeden jajowód, którym wędrują komórki jajowe produkowane w jajnikach. Najbardziej zewnętrzną częścią żeńskiego układu rozrodczego jest pochwa.
Męski układ rozrodczy wygląda zupełnie inaczej. Jego najważniejszą częścią są produkujące plemniki jądra, które u kotów, podobnie jak u ludzi, siedzą sobie w tzw. mosznie. W przeciwieństwie do jajników usytuowane są poza obrębem ciała. Niezbyt to korzystne (są bardziej narażone na mechaniczne uszkodzenia), ale konieczne, bowiem do prawidłowego rozwoju plemniki wymagają temperatury niższej niż ta, jaką zwykle ma reszta kociego ciała.
Produkowane w jądrach plemniki przedostają się nasieniowodami do męskiego narządu kopulacyjnego - prącia. Nie wszyscy jednak wiemy, że u kocurów prącie wyposażone jest w specjalne haczykowate wyrostki, które podczas krycia drażnią ścianki pochwy kotki i zadają jej ból. Pozornie wydaje się to zupełnie bezsensowne, ma jednak fizjologiczne uzasadnienie. Otóż u kotów spotykamy się z tzw. owulacją prowokowaną: uwalnianie komórek jajowych zachodzi pod wpływem określonego zewnętrznego bodźca, jakim w tym przypadku jest właśnie drażnienie ścianek pochwy przez wyrostki na prąciu samca.
Zmienność genetyczna
Rozmnażanie płciowe jest znacznie bardziej skomplikowane od bezpłciowego, ale rozliczne korzyści z niego wynikające sprawiają, iż jest ono szeroko rozpowszechnione w przyrodzie. Jakie to korzyści?
O tym, jak wyglądają, na przykład, nasze koty i w dużej mierze o tym, jak się zachowują, decyduje informacja zapisana w genach zlokalizowanych w chromosomach. Informacja ta nie jest niezmienna - geny i chromosomy ulegają rozmaitym mutacjom. Dzięki temu zwierzęta zmieniają się, przystosowując się do warunków środowiska. Mutacje są jednym z narzędzi ewolucji. Dzięki nim możemy również cieszyć nasze oczy urodą śnieżnobiałych persów i zielonookich kotów rosyjskich.
Bez mutacji nie istniałyby kocie rasy. Nie istniałyby one także bez rozmnażania płciowego, a w każdym razie znacznie trudniej byłoby je nam wyhodować. Dlaczego?
Koty, jak większość żywych organizmów, są diploidalne. Tak nazywamy zwierzęta (i rośliny), których wszystkie geny połączone są w nierozerwalne pary. Za wystąpienie jakiejś cechy odpowiada przynajmniej jedna taka para, a zwykle kilka. Każdy kociak, szczeniak, pisklę czy ludzkie dziecko otrzymuje od każdego z rodziców po jednym z każdej pary genów. Każda niezapłodniona komórka jajowa zawiera tylko połowę genów matki, a każdy plemnik - połowę genów ojca. Podczas zapłodnienia komórki rozrodcze łączą się, tworząc nową jakość.
Mało tego, dziedziczne zmiany zachodzą już na etapie tworzenia się komórek rozrodczych, dzięki zjawisku zwanemu crossing-over a polegającemu na wymianie części materiału genetycznego pomiędzy tzw. chromosomami homologicznymi.
Co to są chromosomy homologiczne? Geny "nie biegają sobie luzem" po komórce. Ulokowane są na specjalnych strukturach - chromosomach. Wszystkie chromosomy, podobnie jak geny, tworzą pary - po dwa takie same (wyjątkiem są chromosomy płci, które wyraźnie różnią się między sobą). To właśnie chromosomy tworzące taką parę nazywamy homologicznymi. Na każdym z nich znajduje się jednym genie z każdej pary, która decyduje o jakiejś cesze organizmu.
O poszczególnych cechach organizmu decydują nie tylko same geny, lecz również ich lokalizacja na chromosomach, a ponieważ zmienia się ona podczas crossing-over, zmianie ulec mogą także cechy organizmu.
Zatem dziecko, choć spokrewnione z rodzicami, jest jednak zupełnie odrębną genetycznie istotą.
Rozmnażanie bezpłciowe jest więc może prostszym i znacznie szybszych sposobem na zwiększenie liczebności osobników jednego gatunku, ale nie zapewnia tak dużej ich zmienności genetycznej, gdyż każdy młody organizm jest wierną kopią genetyczną swego rodzica. Chyba że wystąpi jakaś mutacja, ale te nie zdarzają się znowu aż tak często.
Rozmnażanie płciowe jest ze wszech miar korzystne nie tylko z punktu widzenia procesów ewolucji. Pozwala też lepiej przystosowywać się do warunków środowiska już istniejącym gatunkom. Dla takich korzyści warto się poświęcić, zadając sobie trud odnalezienia i zdobycia partnera, nawet za cenę zdrowia lub życia. W naturze bowiem liczy się przede wszystkim gatunek, a nie pojedynczy osobnik.
Dwie wystarczą
Już we wczesnym dzieciństwie uczymy się, że wszystkie zwierzątka są albo chłopczykami, albo dziewczynkami, co niezupełnie jest zgodne z rzeczywistością, bowiem na naszej planecie żyją organizmy, które są jednocześnie i chłopcami, i dziewczynkami. Ale to prawda - ogromna większość gatunków zwierząt jest rozdzielnopłciowa. Jest to znacznie korzystniejsze, ponieważ umożliwia większe zróżnicowanie genetyczne wśród osobników jednego gatunku. Dlatego nawet obojnacze z natury zwierzęta w większości przypadków unikają samozapłodnienia, np. ślimaki lądowe kopulują, zapładniając jeden drugiego.
Możemy sobie jednak zadać pytanie, dlaczego istnieją tylko dwie płcie, a nie trzy lub cztery? Odpowiedź jest prosta: bo to najbardziej optymalna liczba. Wystarczająca, by doszło do wymieszania się genów w następnym pokoleniu.
Ponadto i tym dwóm płciom trudno się ze sobą porozumieć, a co dopiero gdyby było ich więcej? Aby na świat przyszło następne pokolenie samiec i samica muszą się przecież spotkać, rozpoznać i połączyć, co nie zawsze jest proste. Potrzeba wielu zabiegów i skomplikowanych rytuałów, by doszło do kopulacji. Łososie muszą pokonać wiele tysięcy kilometrów, z morza do górskich strumieni, gdzie samice złożą ikrę, którą zapłodnią samce. Samce australijskich ptaków, altanników, budują z trawy i gałązek skomplikowane konstrukcje, które ozdabiają dodatkowo kwiatami, kolorowymi kamykami, muszlami lądowych ślimaków. Zadają sobie tak wiele trudu tylko po to, by zaimponować samicom.
Kocice w rui wytwarzają specjalne feromony, czyli lotne substancje zapachowe. Są niczym ogłoszenie w lokalnej prasie: "Młoda atrakcyjna kotka szuka odpowiedniego partnera w celu matrymonialnym. Powinien być silny, odważny i w wieku rozrodczym. Zgłoszenia osobiste pod adresem: ul. Brzozowa 15, drugie okienko piwniczne od strony śmietnika".
Oczywiście mieszkające w okolicy kocury odpowiadają na ogłoszenie i kierując się węchem, udają się pod wskazany adres. O tym, który z nich zostanie wybrany decyduje nie tylko kotka, ale i wynik walk stoczonych z rywalami. Wielu jest bowiem kandydatów "do ręki", a każdy z nich gotów jest zrobić wszystko, by pozostawić po sobie potomstwo.
Zwykle kocury starają nie wchodzić sobie w drogę, znacząc trasy swoich wędrówek silnie pachnącym moczem. Dzięki temu wszyscy wiedzą, kto i kiedy był w tym miejscu ostatni.
Nie zapominajmy, że zewnętrzne narządy płciowe służą nie tylko do kopulacji, ale również do wydalania produktów przemiany materii, czyli moczu. Często zresztą używamy sformułowania "układ moczowo-płciowy", by podkreślić ten związek. Jest on bardzo silny nie tylko dlatego, że końcowe odcinki przewodów moczowych i płciowych tworzą jedną całość. U samców ssaków w okresie rozwoju embrionalnego fragmenty nerek zrastają się z jądrami, tworząc tzw. najądrza, będące magazynem dla dojrzałych plemników. Kocie noworodki nie potrafią samodzielnie oddawać moczu. Czynią to pod wpływem bodźca dotykowego, jakim jest lizanie ich narządów moczowo-płciowych przez matkę.
Znaczenie terenu moczem możliwe jest natomiast dzięki specjalnym gruczołom zapachowym. W ten sposób zewnętrzne narządy rozrodcze pośrednio spełniają również ważną funkcję komunikacyjną.
I tak po raz kolejny dochodzimy do wniosku, że Natura "lubi" być oszczędna i "chętnie" wykorzystuje istniejące narządy do różnych celów. Widzimy również, jak ważne jest dla naszych kotów porozumiewanie się ze sobą, skoro używają do tego praktycznie każdego fragmentu swojego ciała.
Jacek P. Narożniak
KOT 9 - wrzesień 2007
magazyn dla miłośników kotów.