Ученые развеяли популярный миф о «гонке» сперматозоидов

Оплодотворение, привычно воспринимаемое как борьба миллионов сперматозоидов за одну яйцеклетку, обретает новые грани благодаря исследованию, проведенному эволюционными биологами из Сиракьюсского университета, Университета Сиены и Университета Сегеда. В их работе, опубликованной в журнале Nature Communications, раскрывается более сложная картина размножения, где кооперация между сперматозоидами играет не меньшую роль, чем конкуренция.

Ученые сосредоточили внимание на членистоногих — разнообразной группе животных, включающей насекомых, пауков, крабов и многоножек. В ходе исследования выяснилось, что сперматозоиды многих видов образуют организованные группы, которые помогают им достигать и оплодотворять яйцеклетку. Это поведение, известное как конъюгация сперматозоидов, впервые было задокументировано более ста лет назад, но до недавнего времени считалось редким явлением.

Ключевым элементом в этом процессе выступает ассоциированный со сперматозоидами материал (SAM) — вещество, заключенное в мембрану, которое соединяет клетки друг с другом или формирует вокруг них организующие структуры.

Профессор биологии Стив Дорус отметил: «Оплодотворение традиционно рассматривается как конкуренция отдельных сперматозоидов, однако у многих видов клетки действуют сообща, что может существенно сказаться на репродуктивном успехе». Команда исследователей сравнила структуры сперматозоидов у сотен видов членистоногих и сопоставила эти признаки с эволюционным деревом, чтобы понять, когда различные формы кооперации возникали и исчезали в течение последних 600 миллионов лет. Установлено, что общий предок всех насекомых обладал конъюгированными сперматозоидами, и эта стратегия многократно возникала и исчезала в различных группах.

Как отметил ведущий автор работы Р. Антонио Гомес, «эволюция фактически многократно повторяет один и тот же эксперимент в разных группах членистоногих». Это открытие может иметь большое значение для борьбы с вредителями. Например, сперматозоиды инвазивной фонарницы пятнистой не объединяются в группы, а каждая клетка полностью окружена толстым слоем SAM. Ученые пока не могут объяснить, как именно они передвигаются. Если это вещество критично для размножения вредителя, воздействие на него может стать целенаправленным методом контроля популяции.

Профессор биологии Скотт Питник подчеркивает: «Сперматозоиды — это самый быстро эволюционирующий тип клеток, так как они развиваются в условиях уникальных вызовов, связанных с работой вне тела в сложной среде женских половых путей».

Читайте также: