Сперма не завжди жене наввипередки: командна робота може бути ключем до запліднення
Дослідження на членистоногих показало, що сперматозоїди багатьох видів об'єднуються в групи для спільного руху. Ця стратегія виникала і зникала в еволюції сотні мільйонів років. Відкриття ставить під сумнів класичну теорію "найшвидший сперматозоїд перемагає" і може вплинути на дослідження фертильності та боротьбу зі шкідниками.
Класична картина запліднення — це гонка мільйонів сперматозоїдів до яйцеклітини, де виживає найшвидший. Але нове дослідження, опубліковане в Nature Communications, показує, що це не завжди так. Біологи з Сіракузького університету, університетів Сієни та Сегеда виявили, що у багатьох членистоногих (комахи, павуки, краби, багатоніжки) сперматозоїди об'єднуються в координовані групи.
Як це працює
Це явище називається кон'югацією сперми. Сперматозоїди можуть прикріплюватися один до одного за допомогою спеціального матеріалу (sperm-associated material, SAM) або утворювати структури, які організовують їх у групи. Така кооперація може допомагати клітинам рухатися через складний жіночий репродуктивний тракт. Тобто запліднення — це не завжди змагання одинаків, а часто командна робота.
Еволюційна закономірність
Дослідники проаналізували структуру сперми сотень видів членистоногих і наклали ці дані на еволюційне дерево. Виявилося, що кон'югація сперми виникала і зникала багато разів протягом 600 мільйонів років. Причому спільний предок усіх комах мав кон'юговану сперму. Це означає, що еволюція "проводила той самий експеримент" знову і знову в різних групах.
Практичне значення
Для ветеринарії та біології це відкриття важливе з двох причин. По-перше, воно розширює розуміння фертильності у тварин. Якщо групова поведінка сперматозоїдів впливає на успіх запліднення, дослідження репродуктивних проблем не можуть ігнорувати цей фактор.
По-друге, це потенційна мішень для контролю шкідників. Наприклад, інвазивний плямистий ліхтарник (spotted lanternfly), який завдає значної шкоди сільському господарству, має незвичайну сперму. Його сперматозоїди не утворюють груп, але кожен повністю оточений товстим шаром SAM. Як вони рухаються — досі загадка. Якщо з'ясувати, що SAM критичний для їхнього розмноження, можна розробити специфічний метод боротьби з цим шкідником.
Висновок
Дослідження показує, що кооперація і конкуренція — не протилежні сили. Вони діють разом, навіть на рівні окремих клітин. Сперма — це найшвидше еволюціонуючий тип клітин, і її поведінка формується складним середовищем жіночих статевих шляхів. Тому "гонка сперматозоїдів" — це лише частина історії, яка насправді набагато складніша.