NatCom: сперматозоиды часто оплодотворяют яйцеклетку командой
Оплодотворение часто описывают как гонку, где миллионы сперматозоидов соревнуются за одну яйцеклетку в одиночку. Новое исследование эволюционных биологов из Сиракьюсского университета, Университета Сиены и Университета Сегеда показывает более сложную картину: у некоторых видов успех размножения зависит не только от конкуренции, но и от кооперации сперматозоидов. Работа опубликована в журнале Nature Communications (NatCom).
Ученые изучили членистоногих — огромную группу животных, включающую насекомых, пауков, крабов и многоножек — и обнаружили, что сперматозоиды многих видов объединяются в организованные группы, которые помогают им достичь и оплодотворить яйцеклетку. Такое поведение, называемое конъюгацией сперматозоидов, впервые задокументировали более 100 лет назад, но считали редкостью. Ключевую роль играет ассоциированный со сперматозоидами материал (SAM) — заключенное в мембрану вещество, которое скрепляет клетки друг с другом или создает вокруг них организующие структуры.
"Оплодотворение часто рассматривают как конкуренцию отдельных сперматозоидов, но у многих видов клетки работают сообща способами, которые могут влиять на репродуктивный успех", — рассказал профессор биологии Стив Дорус. Команда сравнила структуры сперматозоидов у сотен видов членистоногих и наложила эти признаки на эволюционное древо, чтобы оценить, когда разные формы кооперации появлялись и исчезали за последние 600 миллионов лет. Оказалось, что общий предок всех насекомых уже обладал конъюгированными сперматозоидами, а сама стратегия многократно появлялась и пропадала в разных группах.
"Эволюция фактически раз за разом повторяет один и тот же эксперимент в разных группах членистоногих", — отметил ведущий автор исследования Р. Антонио Гомес. Открытие может пригодиться и для борьбы с вредителями: сперматозоиды инвазивной фонарницы пятнистой не объединяются в группы, а каждая клетка полностью погружена в толстый слой SAM, и ученые пока не понимают, как именно они двигаются — если вещество критично для размножения вредителя, воздействие на него может стать точечным методом контроля популяции.
"Сперматозоиды — самый быстро эволюционирующий тип клеток: они формируются уникальным вызовом работы вне тела в сложной среде женских половых путей", — подчеркнул профессор биологии Скотт Питник.
Ранее ученые выяснили, что питание родителей до зачатия отражается на развитии мозга детей.