Loni jsem s překvapením zjistil, že se moje samička mandarínské kachny mění v samečka. I jako absolvent zoologie a člověk, který od svých deseti let chová ptáky ve voliéře, jsem absolutně netušil, že se to může stát, a tak jsem začal pátrat a ukázalo se, že způsob, jakým ptáci vyjadřují své pohlaví, je ďábelsky složitá záležitost.
Kachny mandarinské jsou malý druh kachny hnízdící na stromech, který pochází z Číny.
Ve Velké Británii jsou již desítky let chovány v zajetí poté, co chovatele ptáků okouzlilo neuvěřitelné chovné opeření samců.
Toto opeření je druhotným pohlavním znakem samců a je závislé na ročním období, přičemž samci na podzim přepeřují z matně hnědého zbarvení podobného samičímu.
Moje samice, která byla v mé voliéře šťastně spárována se samcem mandarína, se tomuto trendu vymykala a nechala si narůst samčí peří. Co se stalo?“
Při zjišťování, co se vlastně děje, je důležité vědět, co definuje samce a samici.
Kachny mandarinské jsme zkoumali poté, co nás o to požádal Du ze Singapuru: „Proč máme samce a samice?“. Pokud máte vědeckou otázku, kterou chcete, aby se BBC CrowdScience zabývala, ozvěte se prostřednictvím níže uvedeného formuláře.
Pokud čtete tuto stránku v aplikaci BBC News, budete muset navštívit mobilní verzi webu BBC, abyste mohli odeslat svůj dotaz.
Člověk by si myslel, že pohlavní znaky – přítomnost penisu, mléčných žláz nebo barevného opeření – mohou určovat samce a samici, ale pokud jde o pohlaví, velikost je vším.
K pohlavnímu rozmnožování téměř vždy dochází kombinací velké a malé buňky, z nichž každá obsahuje polovinu obvyklé genetické informace dvou jedinců téhož druhu.
Samec je jednoduše jedinec, který poskytuje menší z obou buněk, zatímco samice poskytuje větší. Genetická kontrola toho, který jedinec poskytuje větší a který menší reprodukční buňku – a odpovídající pohlavní znaky – se však u savců, ptáků, plazů, ryb a hmyzu velmi liší.
U savců i ptáků určují pohlaví chromozomy. Lidé mají v každé buňce těla 23 párů těchto balíčků svazků DNA a pohlaví určuje poslední pár známý jako X a Y.
Přítomnost chromozomu Y u člověka vede k vývoji muže (XY), zatímco ženy mají opakovaný chromozom X (XX).
Mužské pohlavní znaky zakódované na chromozomu Y způsobují produkci testosteronu, který potlačuje vývoj prsou a širších boků. Dá se tedy říci, že u lidí je výchozím pohlavím samice.
Ale abychom pochopili, proč se samice kachen mohou začít vracet k mužskému vzhledu, je důležité si uvědomit, že jejich systém určování pohlaví je ve srovnání se savci obrácený.
Pohlavní chromozomy u ptáků se označují jako Z a W a přítomnost chromozomu W způsobuje vývoj samice (ZW). Bez něj se vyvinou samčí znaky (ZZ); a tak je u ptáků výchozím pohlavím samec.
Samci mandarinek si vytvoří své neuvěřitelné oranžové, zelené a červené zbarvení, když se na podzim začnou muset každý dvořit své partnerce. Takže loni v říjnu jsem viděl normální vývoj svého vlastního samce mandarínské kachny, ale protože mám jen jednoho samce, nečekal jsem, že se jeho partnerce začne vyvíjet klasické oranžové plachetní peří, které odlišuje samce.
Samčí vlastnosti jsou řízeny tímto Z chromozomem a „samčími geny“, které obsahuje. Ale když má samice také chromozom Z, co jí brání, aby se jí každý rok vyvinulo barevné opeření samce?
Odpověď leží ve vaječníku. Téměř u všech ptáků se vyvíjí pouze jeden funkční vaječník, který pumpuje samičí hormony včetně estrogenu. U vodních ptáků je to levý vaječník, který funguje, zatímco pravý postranní vaječník zůstává malou kuličkou buněk.
Estrogen uvolňovaný funkčním vaječníkem potlačuje geny Z chromozomu, které by spouštěly samčí hormony a samčí znaky. Estrogen je tedy u ptáků sexualizujícím hormonem.
Oestrogen u ptáků má podobnou, ale opačnou funkci, než jakou pozorujeme u lidského testosteronu, který omezuje produkci ženských hormonů.
Jednobodové selhání
S pouhým jedním vaječníkem mají samice ptáků všechna vejce v jednom košíku. A někdy může tento vaječník odumřít v důsledku infekce, nemoci nebo zranění.
A když není žádný náhradní, ztráta vaječníku zcela zastaví uvolňování estrogenu, čímž se odstraní hormon, který potlačuje samčí geny na Z chromozomu.
Samčí opeření proto roste na samici v souladu se změnami ročního období. Nikdy jsem však neuvažoval o tom, že by můj pták měnil něco víc než jen opeření.
Tedy až do chvíle, kdy jsem mluvil s odborníkem na ptáky profesorem Timem Birkheadem.
Jako můj přednášející na Sheffieldské univerzitě jsem věděl, že to, co Tim o ptačím pohlaví neví, ještě nebylo objeveno.
Tim mi řekl, že ve vzácných případech se po ztrátě potlačujících estrogenních hormonů začne u kachen vyvíjet nevyvinutý pravý vaječník v reakci na samčí geny na Z chromozomu.
To bylo zjištěno pitvou a různými pokusy o odstranění vaječníků živých ptáků. Bez omezení samičích hormonů se buňky pravostranného vestigiálního vaječníku maskulinizují a mohou se vyvinout ve varle. Bylo dokonce prokázáno, že tato spermie je funkční a může vést k úspěšnému oplodnění vajíček.
Tragický výsledek
V jednom výjimečném případě konvertita ze ženy na muže – což bylo shodou okolností kuře – zplodil dvě mláďata. Je tedy možné, aby ke změně pohlaví ze samice na samce došlo zcela přirozeně a pták se stal plně reprodukčně aktivním samcem.
Ale neznamená to, že se samičími chromozomy zůstává biologicky samicí?
Pták sice změnil fyzické pohlaví, ale geneticky si zachoval chromozomy Z a W v každé buňce. Ačkoli tedy uspořádání chromozomů ovlivňuje počáteční vývoj pohlavních znaků, chromozom W má na pohlaví ptáka po dosažení dospělosti jen malý vliv. A vzhledem k tomu, že definice biologického samce vyžaduje pouze tvorbu menší pohlavní buňky, lze ptáka biologicky považovat za „samce“.
Můj pár mandarínů zůstal po změně pohlaví samice pohromadě a „on“ se nikdy nepokusil spárovat se samicí. Nikdy se však nedozvíme, zda z toho mohla vzniknout kachňata.
Vzhledem k základnímu onemocnění, které způsobuje zánik vaječníků, zůstávají ptáci, kteří projdou touto přirozenou změnou pohlaví, jen zřídka zdraví. Moje vlastní kachna onemocněla záhadnou chorobou a zhruba po šesti měsících od změny opeření uhynula.
Ale objevil jsem něco neuvěřitelného o ptácích a pohlaví, takže i když jeho smrt byla tragická, jeho existence byla důkazem, že v přírodě je možné všechno.