Гонки сперматозоидов: прямой видеорепортаж
Исследователи Сиракузского университета (штат Нью-Йорк), работающие под руководством Скотта Питника (Scott Pitnick), с помощью технологии флуоресцентного мечения получили беспрецедентную возможность наблюдать соревнование, происходящее между сперматозоидами разных самцов мушек-дрозофил (Drosophila melanogaster), оплодотворивших одну и ту же самку. С результатами их работы можно ознакомиться в опубликованной 18 марта в предварительной on-line версии журнала Science статье Mollie K. Manier et al. «Resolving Mechanisms of Competitive Fertilization Success in Drosophila melanogaster».
Многочисленные работы, посвященные изучению полового поведения различных животных, показали, что спаривание одной самки с несколькими самцами в дикой природе является скорее правилом, чем исключением. Судя по всему, происходящие в женском репродуктивном тракте соревнования сперматозоидов на скорость и выносливость являются одним из механизмов естественного отбора и, соответственно, эволюции животного мира.
Однако до сих пор механизмы этих соревнований оставались на уровне спекуляций, основанных на подсчете количества детенышей, зачатых от каждого из потенциальных отцов, или на других косвенных факторах.
С помощью дифференциального мечения генов, кодирующих ядерный белок протамин (он обеспечивает в головках сперматозоидов намного более плотную упаковку ДНК, чем та, на которую способны гистоны), исследователи проследили за перемещением по репродуктивному тракту самки сперматозоидов двух эякулятов, принадлежащих самцам разных подвидов дрозофилы. На снимках, сделанных после завершения процесса спаривания самки со вторым самцом, а также на 10-секундном видеоролике запечатлен сложный танец, исполненный сперматозоидами одного самца, мечеными зеленым флуоресцирующим белком, второго, мечеными красным.
Сложность этого действа и активность исполнителей поразили ученых. Среди наблюдаемых ими сцен было изгнание спермы из семяприёмника и сперматек (органов женского репродуктивного тракта дрозофилы, предназначенных для сохранения сперматозоидов в активном состоянии), перемешивание сперматозоидов разных самцов и вытеснение спермы одного самца спермой второго из «камеры хранения» сперматозоидов.
Однако ученым не удалось получить доказательств недавно предложенной теории, также основанной на результатах работы с дрозофилами, согласно которой сперма более позднего эякулята отрицательно влияет на конкурентоспособность сперматозоидов первого. Любопытно, что авторы другой статьи, опубликованной на этой же неделе в том же журнале Science (Susanne P. A. den Boer et al., «Seminal Fluid Mediates Ejaculate Competition in Social Insects»), получили подтверждение этой теории при изучении полового поведения муравьев и пчел. У этих видов семенная жидкость с помощью каких-то неизвестных механизмов способствует выживанию собственных сперматозоидов, одновременно подавляя жизнеспособность сперматозоидов других самцов.
Применение предлагаемого исследователями метода флуоресцентного мечения к перепончатокрылым насекомым (муравьям и пчелам), другим видам насекомых, а, возможно, и животных, поможет в изучении особенностей механизмов соревнования сперматозоидов, используемых различными организмами. Эта методика является очень мощным инструментом для изучения механизмов, лежащих в основе вариантов отцовства, которое является непосредственным результатом таких соревнований.
Авторы применили разработанную ими методику еще к двум разновидностям дрозофил и к жучкам Tribolium (малый мучной хрущак) и работают над созданием еще нескольких моделей. Однако они отмечают, что особую ценность представляю дрозофилы, различные подвиды которых способны скрещиваться между собой, а наблюдение за взаимным поведением сперматозоидов самцов разных подвидов, оплодотворивших одну и ту же самку, может пролить свет на механизмы видообразования.
Евгения Рябцева
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам The Scientist: Sperm sparring spotted.
22.03.2010