Preskočiť na obsah Preskočiť na pätu (NCP VaT)
VEDA NA DOSAH – váš zdroj informácií o slovenskej vede

Nová štúdia: Záhada falošných vtáčích vajec je vyriešená

Andrea Bučičová

Niektoré vtáky kladú vajcia do cudzích hniezd. Výskum naznačuje, že oklamať obete tohto podvodu môže byť čoraz ťažšie.

Porovnanie vajíčok kukučky (Anomalospiza imberbis) a vajíčok ich hostiteľov. Reprezentatívne hostiteľské (vľavo) a parazitické (vpravo) vajíčka vykazujúce rozsah polymorfizmu medzi samicami. Každé vajce pochádzalo z inej znášky. Foto: Martin Stevens, Claire N. Spottiswoode Zdroj: The Royal Society

Porovnanie vajíčok kukučiek (Anomalospiza imberbis) a vajíčok ich hostiteľov. Reprezentatívne hostiteľské (vľavo) a parazitické (vpravo) vajíčka vykazujú rozsah polymorfizmu (dva varianty a viac variantov v populácii) medzi samicami. Každé vajce pochádza z inej znášky. Foto: Martin Stevens, Claire N. Spottiswoode Zdroj: The Royal Society

V prírode sa vyskytuje viacero druhov vtákov, ktoré znižujú vlastné náklady na starostlivosť o potomstvo tým, že kladú vajíčka do hniezd iných druhov vtákov. Vedci už desaťročia skúmajú, aké stratégie správania pri tom používajú. Avšak najnovšia štúdia zverejnená v časopise Proceedings of the National Academy of Sciences odhalila, ako sa tieto taktiky prenášajú na úrovni génov.

Zníženie nákladov na starostlivosť o potomstvo

Spomínaná stratégia rozmnožovania sa nazýva hniezdny parazitizmus a okrem výhod so sebou prináša aj rôzne výzvy. Azda najväčšou prekážkou je presvedčiť hostiteľských vtáčích rodičov, aby cudzie vajce prijali za vlastné. Ako sa to dá dosiahnuť? Mnohé vtáky, ktoré sa uchyľujú k hniezdnemu parazitizmu, napodobňujú farby a vzory vajec hostiteľov. Iné však kladú vajíčka do hniezd rozličných druhov vtákov, ktorých vajíčka vyzerajú odlišne.

Aj na Slovensku sa vyskytuje vták, ktorý prenecháva starostlivosť o svoje potomstvo iným. Je ním kukučka obyčajná (Cuculus canorus), ktorá u nás prebýva v období od apríla do júla, ale väčšinu roka trávi v Afrike. Ekológ Alfréd Trnka z Trnavskej univerzity v Trnave v článku na portáli Veda na dosah vysvetľuje, že kukučky uplatňujú stratégiu hniezdneho parazitizmu už viac ako 10 miliónov rokov. Jedným dychom však dopĺňa, že veľa druhov vtákov sa zatiaľ naučilo proti nemu brániť, takže ich neprivedú k zániku. Na Slovensku kukučka využíva rodičovskú starostlivosť trsteniarika veľkého (Acrocephalus arundinaceus), ktorý ju dokáže pri obrane svojho hniezda aj usmrtiť.

Správanie kukučiek pri kladení vajec do hostiteľských hniezd skúmali českí vedci z Ústavu biológie stavovcov AV ČR. Výsledky svojich pozorovaní prezentovali v odbornom časopise Ibis – International Journal of Avian Science pred viac ako rokom. Vyplýva z nich, že kukučky kladú vajcia extrémne rýchlo, čo je súčasťou ich rozmnožovacej stratégie. Ak ich nič nevyruší, jedno vajce znesú za približne šestnásť sekúnd. No ak ich hostitelia odhalia a napadnú, dokážu ho zniesť aj za štyri sekundy. Viac o tomto výskume sa dočítate na našom portáli tu.

Ich mláďatá sú veľmi silné

Vtáky, ktoré si osvojili hniezdny parazitizmus, uplatňujú ešte ďalšie stratégie prežitia. Medzinárodný tím vedcov zistil, že ich mláďatá sa vyznačujú veľkou silou už krátko po vyliahnutí, čo ich zvýhodňuje v súboji s nevlastnými súrodencami. Výsledky výskumu zverejnili v odbornom časopise Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences. Vedci si všimli, že už počas vývoja vo vajíčku sa tieto vtáky hýbu oveľa intenzívnejšie, čo vysvetľujú ako prípravu na súperenie s potomkami hostiteľských vtákov. Parazitické vtáky sa navyše vyvíjajú rýchlejšie a liahnu sa skôr ako ich nevlastní súrodenci. Opäť ich to zvýhodňuje, a to pri kŕmení. Parazitické mláďatá sa totiž agresívnejšie dožadujú potravy.

Kukučiarka žltá Foto: Alan Mason Zdroj: Wikimedia Commons

Kukučiarka žltá. Foto: Alan Mason, Zdroj: Wikimedia Commons

Ako sa špecializujú kukučiarky žlté

Ako však dokážu vtáky jedného druhu napodobňovať vajíčka rozličných druhov vtákov, aby zabezpečili prežitie vlastných mláďat? A akým spôsobom sa táto schopnosť prenáša na potomstvo parazitických vtákov?

Tieto otázky nedávali vedcom spať viac ako storočie. Medzinárodný tím evolučných biológov z Univerzity v Cambridge, Univerzity v Cape Town a Bostonskej univerzity pod vedením profesorky Claire Spottiswoode a profesora Michaela Sorensona uskutočnil rozsiahly genetický výskum a preskúmal túto stratégiu rozmnožovania. Spolupráca vyústila do projektu zameraného na výskum hniezdneho parazitizmu afrických kukučiek.

V štúdii sa vedci zamerali na skúmanie mimikry vajec kukučiarky žltej (Anomalospiza imberbis) z genetického hľadiska. Tento druh kukučky kladie vajíčka do hniezd horárikovitých druhov vtákov žijúcich v Afrike.

Podľa informácií dostupných na portáli venovanom výskumu afrických kukučiek je kukučiarka žltá pomerne málo preskúmaný parazitický druh vtáka. Kukučiarky žijú v Zambii a kladú svoje vajíčka do hniezd niekoľkých hostiteľských druhov vtákov, medzi ktoré patria prinia hnedoboká (Prinia subflava) a minimálne tri druhy cistovníkov (Cisticola). Každá samička kukučiarky napodobňuje vajcia len určitého druhu hostiteľských vtákov, a špecializuje sa preto len na konkrétny druh vtákov. Kukučiarky, ktoré žijú na rovnakom území, preto môžu pochádzať z odlišných hostiteľských hniezd.

Kukučiarky kladú rôznorodé vajcia v reakcii na súperenie s hostiteľskými vtákmi, ktoré si neustále vyvíjajú nové ochranné prvky. Tie im umožňujú odhaliť v hniezdach cudzie vajcia. Ak sa im to však nepodarí, zaplatia vysokú cenu. Ich mláďatá sa liahnu o niekoľko dní neskôr ako potomkovia kukučiarky, čo ich znevýhodňuje. Mladé kukučiarky ich totiž často pri súperení o potravu predbehnú a mláďatá hostiteľov potom v dôsledku vyhladovania uhynú. Silný selekčný tlak vyústil do toho, že hostiteľské druhy sa snažia vytvárať vajcia, ktoré sú len ťažko sfalšovateľné a kukučiarky zase doťahujú svoje schopnosti napodobňovať cudzie vajcia do dokonalosti.

Ilustračný obrázok DNA. Zdroj: iStockphoto.com

Ilustračný obrázok DNA. Zdroj: iStockphoto.com

Schopnosť napodobňovať vajíčka cudzích vtákov sa dedí po matke

Výskum odhalil, že samička kukučiarky žltej zdedila schopnosť napodobňovania vzhľadu hostiteľských vajec od svojej matky prostredníctvom samičieho chromozómu.

Takéto „dedičstvo po matke“ kukučiarkam umožňuje vyhnúť sa riziku, že zdedia nesprávne mimikry génov od otca, ktorého vychoval iný hostiteľ. Takto si rôzne línie samíc kukučiarky vyvinuli špecializované mimikry vajec niekoľkých rozličných druhov hostiteľských vtákov. Schopnosť správne napodobniť vajcia hostiteľov zvyšuje šancu, že si ich vajce osvoja a spolu s tým vzniká aj šanca, že ich mláďatá prežijú.

Ako zápas o prežitie prispieva k zdokonaľovaniu vzorov na vajíčkach

Ukazuje sa však, že i na túto dômyselnú rozmnožovaciu stratégiu sa v prírode našla adekvátna odpoveď.

„Zatiaľ čo dedičnosť po matke umožnila kukučiarkam žltým využívať viacero hostiteľských druhov, je pravdepodobné, že spomalí ich schopnosť vyvíjať si protiadaptácie, pretože ich hostitelia si vyvíjajú nové obranné mechanizmy. Najmä parazitické vtáky čelia skľučujúcej výzve, lebo niektoré hostiteľské druhy si na oplátku vyvinuli úžasnú rozmanitosť farieb vajec a vzorových „podpisov“, ktoré pomáhajú hostiteľom rozlíšiť ich vlastné vajíčka od parazitických napodobenín,“ vysvetľuje spoluautorka štúdie Claire N. Spottiswoode v tlačovej správe Univerzity v Cambridge.

Priebeh výskumu

Výskum sa uskutočnil v južnej Zambii, kde kukučiarky žlté podvádzajú štyri rôzne druhy vtákov z čeľade svrčiakovité (Locustellidae) až s devastačnými následkami. Ak hostitelia zlyhajú pri odhalení a odstránení parazitického vajca z hniezda, mláďa kukučiarky premôže ich vlastné potomstvo.

Vedci zhromaždili DNA vzorky 196 kukučiarok žltých zo 141 hniezd, ktoré patrili štyrom rôznym druhom svrčiakov. Následne sekvenovali segmenty ich genómu.

Boj proti falzifikátom

V dôsledku neustáleho súperenia s kukučiarkami sa zo svrčiakov stali precízni kontrolóri kvality vajec. Svrčiaky odmietajú všetky vajcia, ktoré sa líšia od ich vlastných, či už farbou, alebo vzorom. Navyše všetky štyri druhy svrčiakov začali znášať unikátne vajcia so špeciálnym vzorom, ktorý im umožňuje ľahšie odhaliť cudzie vajcia. Niektoré vtáky začali znášať vajcia s modrým, bielym, červeným alebo olivovozeleným podkladom a s rozmanitými vzormi. O tom, ako si hostiteľské druhy vtákov vyvíjajú ochranné prvky vajec, aby tým predišli ich falšovaniu, sa dočítate viac v tejto štúdii.

Kukučiarky na danú situáciu reagovali nielen napodobňovaním vajec, ale aj samotných špeciálnych vzorov. Vedci zistili, že obe tieto schopnosti sa dedia po materskej línii, čím potvrdili skoro storočie starú hypotézu.

Aká je budúcnosť podvodníkov?

Vedci sa domnievajú, že kukučiarky čelia ďalšej výzve, pretože nedokážu skombinovať rôzne črty falšovania, ktoré si vyvinuli obe rodové línie. Ako príklad uvádzajú, že samičky z dvoch odlišných rodových línií si vyvinuli červené alebo modré vajcia, čím reagovali na vajcia hostiteľa. Chýbajú však dôkazy o tom, že by dokázali vytvoriť presnú kombináciu farieb potrebnú na vytvorenie olivovozelenej, ktorú môžu produkovať niektoré hostiteľské vtáky.

Hostiteľským vtákom, akým je prinia hnedoboká, totiž narastá počet olivovozelených vajec, čo naznačuje, že ide o súčasť evolučného boja. Výskum ukázal, že hostiteľské vtáky si tiež odovzdávajú schopnosti podpisovania vajec z generácie na generáciu. Proces prenosu tejto vlastnosti je však iný ako v prípade kukučiarok. Uvedená predispozícia sa pri hostiteľských vtákoch dedí po oboch rodičoch.

Podľa spoluautorky štúdie kukučiarky ťahajú v týchto pretekoch za kratší koniec. Spôsob, akým dedia schopnosť napodobňovať vajcia hostiteľov, má nevýhodu v tom, že zrejme zefektívňuje obranu hostiteľov a oslabuje schopnosť parazitického vtáka efektívne reagovať na zmeny.

„Môžeme vidieť objavenie sa nefalšovateľných znakov vajec, ktoré by mohli prinútiť kukučiarky prejsť na iné naivné hostiteľské druhy. Alebo sa parazitické vtáky môžu stať čoraz závislejšími od mladých hostiteľských jedincov, ktoré sa ešte nenaučili svoje vlastné znaky a nie sú ešte také dobré v rozpoznaní nezhodných vajec,“ predpokladá možné adaptácie kukučiarok spoluautorka štúdie Claire N. Spottiswoode.

Zdroje: DOI: 10.1073/pnas.2121752119, DOI: 10.1098/rspb.2015.0598, DOI: 10.1098/rspb.2021.1137, African Cuckoos (1), African Cuckoos (2), Univerzity of Cambridge,

Zdroj foto: Alan Manson (Wikimedia Commons); Martin Stevens/Claire N. Spottiswoode (DOI: 10.1098/rspb.2011.0401The Royal Society)

Operačný program MSSR

Investícia do Vašej budúcnosti
Tento projekt je podporený z Európskeho fondu regionálneho rozvoja

Táto webová stránka vznikla vďaka podpore v rámci Operačného programu Integrovaná infraštruktúra pre projekt: Podpora národného systému pre popularizáciu výskumu a vývoja
(kód ITMS: 313011T136), spolufinancovaný zo zdrojov Európskeho fondu regionálneho rozvoja.