Бабочки помогают разгадать тайны человеческого бесплодия

Исследователи из Университета Цинциннати и Университета Питтсбурга изучили репродуктивные стратегии бабочки-капустницы (Pieris rapae), чтобы понять молекулярные основы совместимости полов, что может пролить свет на некоторые случаи человеческого бесплодия.

Сложный дар самца

Сперматофор (пакет с эякулятом) самца бабочки — это трёхкомпонентная структура:

• Наружная оболочка — твёрдая оболочка.
• Внутренняя матрица — жидкость с питательными веществами.
• Болюс — собственно сперма.

Исследование, опубликованное в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, показало, что эти три структуры различаются по белковому составу, хранятся в репродуктивном тракте самца раздельно и передаются самке последовательно во время спаривания.

Во время спаривания самец передаёт самке пакет, масса которого составляет 13% от его общего веса тела. При этом только 2% от этой массы — это сперма. Остальное — белки, углеводы, липиды и другие соединения, играющие ключевую роль.

Битва полов на молекулярном уровне

Интересы самца:

• Твёрдая оболочка сперматофора переваривается около трёх дней, в течение которых самка не может спариваться снова.
• Это обеспечивает приоритет последнего самца — его сперма оплодотворяет яйца, вытесняя сперму предыдущих партнёров.
• Таким образом самец контролирует репродукцию самки и повышает шансы на отцовство.

Интересы самки:

• Генетическое разнообразие: многократное спаривание повышает шансы на успешное потомство.
• Питательные вещества: белки из сперматофора используются для ремонта клеток (продлевая жизнь) и для построения 30–40% яиц.
• Самки эволюционно «заинтересованы» в частых спариваниях, чтобы получить больше этих ресурсов.

Оружие самки: «вагина дентата»

В ответ на контроль самца у самок развился уникальный механизм для ускоренного разрушения сперматофора. В её репродуктивном тракте учёные обнаружили механическое «жевательное» устройство, выстланное зубоподобными структурами («вагина дентата»).

Это устройство позволяет самке разгрызть твёрдую оболочку за несколько часов, тогда как с помощью одних только ферментов на это ушла бы неделя или больше. Это даёт ей возможность быстрее освободиться для нового спаривания.

Связь с человеческим бесплодием

Ключевой вывод исследования: репродукция — это «переговоры» на молекулярном уровне. Иногда белки в семенной жидкости самца и ферменты в репродуктивном тракте самки оказываются несовместимы, что приводит к низкому проценту оплодотворения.

Изучая, как бабочки эволюционно решают эту проблему несовместимости, учёные надеются найти ключи к пониманию некоторых необъяснимых случаев человеческого бесплодия, которые могут возникать на схожем молекулярном «поле битвы» между полами.

«Иногда подсказки, которые могут помочь с такими проблемами здоровья, как бесплодие, могут прийти от бабочки у вас на заднем дворе», — говорит Натан Морхаус.