Pavouci a dopravní zácpy

Sexuální rozmnožování je krutá věc. Proces oplodnění neznamená, že strany dosáhly harmonie, prostě se dočasně spojí, aby zplodily potomstvo. Příkladem toho je život pavouků, kteří pletou koule. Samci se většinou spokojí s jednou samicí, ale na rozdíl od mnoha monogamních druhů se o potomstvo nestarají. Platí ale jakési alimenty: po kopulaci pavouk sežere svého partnera. Nic osobního, je to jen zdroj živin životně důležitých pro nastávající maminku. Sežraný samec však nezmizí beze stopy: jeho genitálie zůstávají v samici.

Pavouci mají před kráčejícíma nohama ještě jeden pár krátkých končetin – pedipalpy. Když samec dosáhne pohlavní dospělosti, vyrostou poslední segmenty pedipalpů a promění se v nádoby pro spermie. Pavouk splétá síťovou houpací síť, vymačkává na ni semennou tekutinu a nakládá s ní nádoby. (Jsou dva – pravý a levý.) Takto vybavený se vydává hledat samičku. Po objevení dámy se samec snaží upoutat její pozornost. Pokud se to podaří a pavouk je přijat příznivě, vyleze na samici a zasune pedipalpy do speciálních otvorů na jejím břiše: pravou končetinu do levé dírky nebo levou končetinu do pravé. Po několika sekundách se rezervoár spermií odlomí a vyčnívá z těla pavouka jako korek. Nutno říci, že ne vždy je samec sežrán a pak mu zbývá jediná zásobárna semen. A pokud bude mít štěstí a beztrestně se spáří podruhé, stane se z něj eunuch. Vzhledem k tomu, že špičky pedipalpů často odlamují samec, se taková sebekastrace, vědecky nazývaná „emaskulace“, zdá být poněkud zvláštní adaptací na reprodukci. Účel zátky, kterou zanechal samec, studoval několik let Matthias Kantner (Matjaž Kuntner). Působí v Ústavu biologie Výzkumného centra Akademie věd a umění (Ljubljana, Slovinsko) a spolupracuje s Smithsonian Institution (USA), Hubei University (Čína) a National University of Singapore. Dr. Kantner spolu se svými kolegy podrobně studoval proces kopulace u malabarského nephelis Nephilengys malabarensis. Tento pavouk tkající koule je běžný v jihovýchodní Asii. Délka těla samice je asi 15 cm, samci jsou třikrát menší. Soutěží mezi sebou o panenskou samičku a dokonce často „stádí“ rostoucí pavouky v naději, že se stanou jejich prvními.

Žena Nephilengys malabarensis žere samce. Z otvoru v jejím břiše vyčnívá jeho zlomený segment se semennou tekutinou. Foto Daiqin Li z smithsonianscience.org

Výzkumníci rekrutovali mladé samce a samice z parků v Singapuru a vychovávali je v laboratoři až do dospělosti. Samice byly usazeny do plastových boxů a nechaly se tkát sítě, zatímco samci byli drženi odděleně v malých uzavřených nádobách. Dvakrát týdně byli krmeni ovocnými muškami, mouchami domácími a moučnými červy. Když byli pavouci připraveni k páření, experimentátoři přenesli samce štětcem na pavučinu samice a pozorovali proces.

Je v zájmu samců zanechat početné potomstvo. Tohoto cíle lze dosáhnout dvěma způsoby. Můžete oplodnit co nejvíce samic nebo se omezit na jednu, ale docílit z ní maximální plodnosti a pečlivě ji chránit před zásahy ostatních samců. Druhá metoda je ekonomičtější a to je to, co Malabar Nephelides praktikují.

Kantner a jeho kolegové byli přesvědčeni, že páření N. malabarensis vždy končí amputací kopulačních orgánů. V 88 % případů se hrot pedipalpu odlomí přímo při procesu oplození, v ostatních případech je končetina poškozena jen vážně a samci ji odlomí až po kopulaci. K amputaci dochází buď z iniciativy samice, kdy se rozhodne proces přerušit a partnera od sebe odtrhne, nebo si pedipalpy zlomí samec sám. V každém případě zůstává rezervoár spermatu zaseknutý v genitálním otvoru ženy. Pavouk již nemůže tuto díru, utěsněnou „zátkou cudnosti“, použít ke spárování s jiným pavoukem. Samec tak eliminuje možného konkurenta. Navíc semenná tekutina nadále vytéká z odlomeného hrotu a oplodňuje samici. Vědci vytáhli zátku z pavouka v různých časech po kopulaci a spočítali počet spermií zbývajících v nádrži. Samice přeruší kopulaci a odlomí partnerovy pedipalpy asi po 6 sekundách, během kterých se do spermatéky dostane 30 % spermií (jejich počet se pohybuje od 1300 do 7400). Amputace výrazně zrychluje jejich tok a ze zásobníku odlomeného samicí vytéká semenná tekutina rychleji než z hrotu poškozeného samcem. Vědci zatím nepřišli na to, proč se to děje. Takže ani po sežrání partnera nemůže samice přerušit proces oplodnění. Samec dosáhl svého a předal genetický materiál dál.

Podle pozorování vědců samci kopulaci přežijí jen zřídka, zejména dva; jsou konzumovány 75 % času. Ale pokud se to stane, N. malabarensis zůstává s jedním zásobníkem osiva nebo bez nich. Vědci takové pavouky nazvali polovičními eunuchy a eunuchy. Ztráta reprodukčních orgánů ovlivňuje chování samců. Stávají se agresivnějšími než plodní pavouci a zoufale chrání samici před pronikáním konkurentů. Ochrana spočívá v tom, že samec obchází pavučinu na hlídce, čas od času se k pavoukovi přiblíží a dotkne se ho. Je v bezpečí, samice jedí pouze sexuální partnery a samců, kteří se stali strážci, se nedotýká. Eunuch je agresivnější než muž s jedním neporušeným pedipalpem a on je zase divočejší než plnohodnotný rival. Toto chování je pochopitelné: z evolučního hlediska nemá eunuch co ztratit, protože ztratil schopnost reprodukce. Ale zdravý samec se má čeho bát a do problémů se nedostane. Eunuchové vyhrávají souboje i se silnějšími pavouky, možná nejen kvůli jejich agresivitě, ale také díky zvýšené ovladatelnosti, protože již nepotřebují nosit rezervoáry semenné tekutiny. Navíc jsou odolnější.

Experimentátoři pod mikroskopem odebrali samcům jeden nebo dva segmenty, pak je umístili do plastové krabičky a dotkli se jich štětcem. Pavouk začal utíkat, a když se zastavil, byl znovu postrčen a tak dále, dokud nebyl zcela vyčerpán, tedy ignoroval pět dotyků štětcem za sebou. Ukázalo se, že plodní pavouci se mohou pohybovat bez odpočinku asi 15 minut, poloviční eunuši – 20 a eunuchové – asi 25 minut. Podle výzkumníků odolnost pavouků zvyšuje ztráta hmotnosti způsobená amputací. Ztráta jednoho segmentu snižuje tělesnou hmotnost asi o 4% a oba – o 9%. Takže eunuchové, jak se očekávalo, byli vynikajícími strážci žen, divokými a neúnavnými. Ale tady je problém: nerozlišují svého přítele od jiného pavouka. Přenesete-li eunucha do sítě s neznámou samicí, bude se jí dvořit se vší pílí.

Emaskulace tedy umožňuje pavoukům tkajícím koule prodloužit oplodnění, zefektivnit ho a ztížit samici páření s jiným samcem. Pavouci se stávají agresivnějšími, odolnějšími a ovladatelnějšími, díky čemuž úspěšně pronásledují konkurenty a poskytují výhodu svým genům. Emaskulaci lze tedy právem považovat za účinnou adaptaci samců na reprodukci.

Červené zátky na břiše ženy nephila pilipes. Sama je umísťuje, aby zabránila nechtěnému kontaktu. Foto Matjaž Kuntner ze smithsonianscience.org

Ve světle výzkumu Matthiase Kantnera a jeho kolegů se samec proměňuje z malé bezmocné oběti kanibalské samice v jejího vítěze, protože ona se, chudák, ani po smrti svého manžela nemůže rozvést a přestat mít děti od něho. Ale nebuďte smutní, pavouci se dokážou postavit sami za sebe. Zástrčky umístěné samci N. malabarensis, nejsou vždy účinné a samičkám se někdy podaří znovu pářit přes dříve utěsněný otvor. Kromě toho, jak ukázala pozorování, pavouci jsou schopni vytáhnout zlomené segmenty. Navíc sami instalují dopravní zácpy, aby zabránili nechtěným kontaktům.

Při výzkumu ženské antikoncepce Dr. Kantner pracoval s dalším druhem kulovitého pavouka, obřím stromovým pavoukem. Nephila pilipes. Jejich samci utěsňují své partnery extrémně neúčinně a samice praktikují polyandrii. Kromě zlomených segmentů zanechaných samci vědci nacházejí také červené amorfní zátky pokrývající celou oblast genitálních otvorů. Tvoří je samice během procesu kladení vajíček. Vědci pářili samice s jedním, třemi nebo pěti různými samci, kteří se samozřejmě střídali. Samotné rande trvalo hodinu, interval mezi nimi byl den. Po jednom páření N. pilipes nekladou vajíčka, po třech bylo oplodněno 30 % samic, po pěti – 60 %. Pavouci kladou vajíčka na vrstvu sítě a překrývají ji druhou vrstvou, čímž vytvářejí kokon. Samička při balení vajíček současně vylučuje načervenalý sekret, který následně tvrdne a ucpává genitální otvory. Čím více kopulace dochází a čím více úsilí je na ně vynaloženo, tím vyšší je pravděpodobnost, že samice naklade vajíčka a vytvoří amorfní zátku, která zabrání kopulaci. Když se k takto uzavřeným pavoukům přidali samci, nikdo se s nimi nemohl pářit. Vědci se domnívají, že samice N. pilipes musíte shromáždit dostatek spermií k vytvoření a nakladení vajíček. Samotná kopulace k oplodnění zjevně nestačí. Možná vyžadují nejen určitý počet páření, ale také spermie od různých samců, ale vědci nemají žádný důkaz. Když jsou vejce snesena, pavouk zazátkuje, sekundární reprodukce není zahrnuta v jejích plánech. Při pokusech Kantnera a jeho kolegů pouze dvě samice vytvořily dva sáčky s vejci, ale ta druhá byla v obou případech neživotaschopná. Zbývá vyřešit počet možných snůšek, ale je možné, že přežije jen jedna a na druhou samice nechce plýtvat energií.

V současné době je známo 206 druhů pavouků, kteří „utěsňují“ samičku, z nichž 141 tvoří zátky z amorfních sekretů, 61 z fragmentů samčích genitálií a 4 z amorfních sekretů a kousků pedipalpů. Páření pavouků je válka pohlaví a špunty jsou zbraní, se kterou dosahují svých cílů, prodlužují kopulaci nebo jí naopak brání.