Большие сперматозоиды не всегда выигрывают гонку
При спаривании самки с несколькими самцами сперматозоиды каждого из них конкурируют за оплодотворение яйцеклеток. До сих пор считалось, что в этой гонке побеждают самые быстрые сперматозоиды.
Однако новое исследование, опубликованное в журнале Evolution, показывает, что всё гораздо сложнее.
«Если сравнить виды с низкой конкуренцией сперматозоидов, например людей, с видами, где эта конкуренция высока, как у бонобо, то у бонобо сперматозоиды, как правило, быстрее и больше, — говорит ведущий автор статьи доктор Джон Фитцпатрик из Манчестерского университета. — Но если рассматривать один вид, то обычно такой зависимости, где более крупные сперматозоиды быстрее, не наблюдается».
Вместо этого команда обнаружила, что более крупные сперматозоиды — с более длинным хвостом (жгутиком, или флагеллумом) — были самыми быстрыми только у видов с наружным оплодотворением, таких как рыбы или мидии. У животных с внутренним оплодотворением, например эму, более крупные сперматозоиды часто оказывались самыми медленными.
Метод исследования
Для анализа скорости сперматозоидов в зависимости от их размера исследователи:
- Записывали видео плавающих сперматозоидов с помощью высокоскоростных камер.
- Разбивали записи на отдельные кадры.
- С помощью компьютерной программы анализировали движение каждого сперматозоида по отдельности.
- Использовали компьютерный анализ сперматозоидов (программное обеспечение, применяемое и в клиниках ЭКО) для оценки их качества.
Результаты
«У сперматозоидов с более длинным жгутиком больше сила толчка для движения вперёд, и здесь мы получили чёткие результаты. Более короткая головка и более крупный хвост означают, что вы плывёте быстрее, если вы — вид с наружным оплодотворением. Но если у вас более крупная головка и меньший хвост, вы, судя по всему, плывёте быстрее, если вы — вид с внутренним оплодотворением», — объясняет Фитцпатрик.
Объяснение феномена
Исследователи полагают, что причина, по которой более крупные сперматозоиды медленнее у некоторых видов с внутренним оплодотворением, может заключаться в иной стратегии: двигаться медленнее, но плавать дольше.
«У видов с наружным оплодотворением нужно быть быстрым, так как сперматозоиды живут недолго вне тела и должны быстро достичь яйцеклетки. В то время как у видов с внутренним оплодотворением сперматозоиды могут оставаться внутри дольше. Мы считаем, что более медленное движение — это способ сперматозоида экономить энергию и не торопиться, чтобы достичь яйцеклетки», — говорит Фитцпатрик.
Это может отражать разные способы, которыми естественный отбор формирует успешный сперматозоид у видов с внутренним и наружным оплодотворением.