Гигантские сперматозоиды, которые производят самцы некоторых дрозофил, стали результатом действия тех же эволюционных механизмов, что и оленьи рога, или павлиний хвост. Решение «парадокса больших сперматозоидов» предложено в статье, опубликованной журналом Nature.

Яйцеклетки животных почти всегда значительно крупнее сперматозоидов. Самцам же выгоднее вкладывать свои ресурсы в производство бОльшего количества мелких половых клеток, повышая шансы на оплодотворение. Поэтому до сих пор оставалось неясным, почему у некоторых видов половые клетки достигают огромной величины. Рекордсменами в этом отношении стали мухи Drosophila bifurca. При собственных размерах тела в несколько миллиметров их сперматозоиды приближаются к 6 см в длину. Объяснение этому парадоксу предложили Стефан Люпольд (Stefan Lüpold) и Скотт Питник (Scott Pitnick) из Сиракузского университета в США. В статье авторы приводят аллометрические оценки гипертрофированности вторичных половых признаков, будь то рога, челюсти или хвост, в сравнении с базовыми размерами тела у самцов разных видов. По их подсчетам, сперматозоиды дрозофил могут оказаться даже более ярким результатом действия полового отбора, чем классические примеры, такие как рога оленя или хвосты фазанов. С другой стороны, рост крупных спер матозоидов требует больших ресурсных затрат и демонстрирует у D. bifurca обратную корреляцию с количеством произведенных клеток. Теоретически, такое небольшое число сперматозоидов должно снижать важность выбора партнера самкой, а также конкуренцию между сперматозоидами, и ослаблять давление полового отбора, который мог бы объяснить такие аномальные размеры спермы. В ходе экспериментов с D. melanogaster ученые обнаружили положительную корреляцию между длиной сперматозоидов у самцов и размером семяприемников у самок дрозофил. Более того, они показали, что чем больше семяприемник у мушки — тем короче у нее интервал между спариваниями и тем активнее она выбрасывает «лишние» сперматозоиды, осуществляя пост-копуляционный отбор.

Известна концепция гандикапа, согласно которой информацию о качестве генома самца могут нести вредные для выживаемости признаки. По аналогии с хвостом павлина, размер которого является мерой качества его генома, поскольку с длинным хвостом сложно улетать от хищников и только очень высоко приспособленный самец (с хорошими генами) сможет с большим хвостом дожить до момента размножения. Авторы статьи исследовали возможный гандикап, непрямую выгоду, которую может получать потомство дрозофилы, рожденное от более крупных сперматозоидов. Оказалось, что размеры половых клеток, как размеры хвоста павлина, могут служить косвенным признаком качества генома самца. Ученые показали, что этот признак у самцов наследуется и коррелирует с размерами их тела. Более крупные и сильные особи оказались способны выделить на сперматозоиды больше ресурсов и произвести более длинные и многочисленные половые клетки, повышающие вероятность успешного оплодотворения.

Сочетание анатомических особенностей семяприемников, в которых осуществляется отбор сперматозоидов, и влияние вышеописанного гандикапа вполне способно создать сильное давление отбора, направленного на эволюционное гипертрофированное увеличение размеров половых клеток у дрозофил.

Новость подготовила © 2016 Симонова О.Б.

07.06.2016