Ученые выяснили, зачем плодовым мушкам шестисантиметровые сперматозоиды

Спаривающиеся плодовые мушки Drosophila melanogaster. Фото: Image Editor

В новой работе биологи исследовали механизмы отбора, которые привели к тому, что половые клетки мушек по длине могут в десятки раз превышать размеры их самих. Оказалось, что помимо прямого полового отбора на распространение генов крупных сперматозоидов действует сложный поведенческий механизм.

У большинства животных мужские половые клетки значительно меньше женских — это компенсируется их численным превосходством: в процессе оплодотворения одну яйцеклетку могут одновременно атаковать миллионы сперматозоидов. Поэтому чем больше мелких сперматозоидов производит самец, тем больше его шансы выиграть в «гонке» и оставить потомство.

Тем не менее некоторые виды пошли по другому пути: их самцы предпочитают производить небольшое число огромных сперматозоидов. К примеру, у плодовых мушек Drosophila bifurca они достигают почти шести сантиметров в длину, в то время как размер самих мушек — несколько миллиметров. Это противоречит классическим представлениям ученых о половом отборе: ведь чем меньше сперматозоидов участвуют в «гонке», тем легче ее выиграть и тем слабее давление отбора в пользу крупных сперматозоидов. Однако среди плодовых мушек все-таки происходит направленный отбор крупных сперматозоидов, и в новом исследовании, опубликованном в журнале Nature, ученые из США, Швейцарии и Сингапура выяснили, какие процессы этому способствуют.

Для этого ученые вывели несколько линий плодовых мушек с разным количеством и размерами сперматозоидов. Анализируя, как часто мушки спаривались между собой, ученые выяснили, какие параметры и генетические особенности влияют на необычный отбор крупных сперматозоидов.

Прежде всего, ученые объяснили, как половой отбор способствует удлинению сперматозоидов. Чем они крупнее, тем меньше самцы их производят, и, чтобы увеличить вероятность зачатия, самкам приходится чаще спариваться — по нескольку раз в день. Самка накапливает сперматозоиды в длинном семяприемнике, что создает конкуренцию между мужскими половыми клетками, в которой действительно побеждают более крупные и выносливые, буквально расталкивая и вытесняя своих соперников. Кроме того, ученые выявили поведенческий механизм, поддерживающий гены крупных сперматозоидов в популяции. Поскольку постоянно производить крупные половые клетки могут себе позволить только здоровые и крупные самцы, которых предпочитают самки, именно эти гены передаются потомству.

Подробнее о том, как половое поведение вида связано со строением сперматозоидов и как происходит их «гонка», смотрите в видеоматериале «Чердака».
Теги:

Читать еще на Чердаке: