Nature Communications: Для оплодотворения важна командная работа сперматозоидов
Исследование провели специалисты Сиракузского университета (США), а также университетов Сиены (Италия) и Сегеда (Венгрия). Они проанализировали строение сперматозоидов у сотен видов членистоногих – крупнейшей группы животных, включающей насекомых, пауков, крабов и многоножек, пишет Science Daily.
Ученые изучили явление, известное как конъюгация сперматозоидов. В этом случае отдельные клетки объединяются в организованные группы, что, по мнению исследователей, помогает им эффективнее преодолевать сложный путь по репродуктивному тракту самки и повышает вероятность оплодотворения.
Авторы работы отмечают, что долгое время считалось, будто сперматозоиды всегда конкурируют между собой, однако результаты исследования показывают более сложную картину. По словам профессора биологии Сиракузского университета Стива Доруса, во многих видах клетки способны сотрудничать, и это может напрямую влиять на репродуктивный успех.
Одним из ключевых элементов такого взаимодействия оказалось особое вещество, связанное со сперматозоидами (SAM). Оно может скреплять клетки между собой или формировать вокруг них структуры, организующие их в единые группы. Исследователи предполагают, что первоначально SAM выполняло защитную или упаковочную функцию, а затем стало основой для развития коллективного поведения сперматозоидов.
Анализ показал, что способность сперматозоидов объединяться возникала независимо в разных эволюционных линиях и затем неоднократно исчезала. По оценке авторов, общий предок всех современных насекомых уже обладал такой особенностью. Для реконструкции этой истории ученые сопоставили данные десятков предыдущих исследований и проследили изменения на эволюционном древе членистоногих за последние 600 млн лет.
Исследователи считают, что открытие может изменить представления о механизмах оплодотворения. Вместо оценки только отдельных сперматозоидов ученым, возможно, придется уделять больше внимания их коллективному поведению. Это может оказаться полезным для дальнейших исследований причин бесплодия.
Кроме того, результаты работы могут найти применение в сельском хозяйстве. Авторы предполагают, что воздействие на механизмы взаимодействия сперматозоидов или вещество SAM может стать новым способом борьбы с некоторыми вредителями. В качестве примера они приводят пятнистую фонарницу – инвазивное насекомое, наносящее ущерб сельскому хозяйству США.
По мнению ученых, исследование демонстрирует, что в природе сотрудничество и конкуренция не противоречат друг другу. Даже на уровне отдельных клеток совместная работа может играть не менее важную роль, чем соперничество, определяя успех размножения и направление эволюции.
Как писала газета ВЗГЛЯД, японские ученые раскрыли роль особой руки самцов осьминога при спаривании. Российские специалисты выявили положительное влияние факторов космического полета на репродуктивную систему мух-дрозофил. Американские исследователи превратили ДНК человеческих кожных клеток в функциональные яйцеклетки.