Как муха выбирает репродуктивного самца

Даже хорошо изученный геном, например, плодовой мушки Drosophila, все еще хранит сюрпризы. Команда из Женевского университета (UNIGE, Швейцария) в сотрудничестве с Корнеллским университетом (США) и Университетом Гронингена (Нидерланды) обнаружила РНК, кодирующую микропептид — очень маленький белок, — который играет ключевую роль в конкуренции сперматозоидов от разных самцов, с которыми спаривается самка. Эта работа, опубликованная в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), проливает новый свет на этот биологический механизм и подчеркивает важность малых пептидов — класса белков, который становится ключевым игроком в сложных биологических процессах.

У многих видов, включая насекомых, спаривание вызывает физиологические изменения у самки, направленные на репродуктивный успех пары. Эта реакция индуцируется веществами в семенной жидкости самца, которые взаимодействуют с репродуктивной системой самки. Эти посткопулятивные изменения включают увеличение овуляции и яйцекладки, хранение и высвобождение семени, изменение диеты и рост кишечника. Спарившаяся самка также становится менее восприимчивой к другим самцам и может использовать семя, хранящееся в её сперматеке после первого спаривания, в течение многих дней. Однако этому поведению противостоит феномен «предпочтения последнего самца». Несмотря на снижение либидо, обычно вызываемое первым спариванием, самки иногда решают спариться с новым, более здоровым или сильным самцом, вероятно, чтобы получить более жизнеспособное потомство. В этом случае семя первого самца изгоняется, и сохраняется только семя последнего.

Маленький пептид с большой ролью в выборе спермы

Авторы исследования изучили этот феномен у Drosophila. Биологи проанализировали белки, продуцируемые функциональной добавочной железой, гомологом человеческой простаты. «Среди белков, которые мы определили как необходимые для нормальной реакции после спаривания, оказался микропептид — очень маленький белок, который раньше никогда не изучали, так как кодирующая его РНК считалась "некодирующей"», — говорит Клеман Иммарижон, первый автор исследования.

Чтобы проверить, играет ли этот пептид определяющую роль, исследователи создали мутантов, у которых его больше не было. У самок, сначала спарившихся с мутантным самцом, феномен «предпочтения последнего самца» больше не наблюдался. Если их затем спаривали с другим самцом, они откладывали яйца, оплодотворенные спермой обоих самцов, а не исключительно последнего, что могло снизить жизнеспособность потомства. «К нашему удивлению, мы обнаружили, что этот микропептид — кодируемый предполагаемой некодирующей транскрипцией — выполняет важные репродуктивные функции. Такие микропептиды ранее не были признаны, но становятся важными игроками в сложных биологических процессах», — резюмирует Роберт Маэда, последний автор исследования.

На пути к стерильному насекомому

Изучение этих явлений, вызванных спариванием, представляет особый интерес для некоторых видов насекомых, вызывающих санитарные, экономические или экологические проблемы. Биологической альтернативой неселективным инсектицидам является метод «стерильного насекомого», который ограничивает вредные популяции путем выпуска миллионов стерилизованных самцов в дикую природу, чтобы предотвратить спаривание самок с фертильными дикими самцами. Лучшее понимание посткопулятивного ответа позволит разработать еще более эффективные методы биологического контроля.