Спаривание — поцелуй смерти для некоторых самок червей

Присутствие мужской спермы и семенной жидкости заставляет самок круглых червей сморщиваться и умирать после родов, сообщили исследователи из Принстонского университета на этой неделе в журнале Science. Гибель самки, по-видимому, выгодна самцу, поскольку удаляет её из пула спаривания для других самцов.

Исследователи обнаружили, что мужская сперма и семенная жидкость запускают пути, которые вызывают обезвоживание, преждевременное старение и смерть самок.

«Их продолжительность жизни сокращается примерно на треть или половину», — сказала старший автор Колин Мерфи, доцент молекулярной биологии.

Гибель самки после родов вписывается в общую концепцию конкуренции сперматозоидов, часто наблюдаемую в природе. «Самцы конкурируют за распространение своего генома, и это часто происходит за счёт самки».

Сокращение продолжительности жизни самок после спаривания наблюдалось у круглых червей и раньше, но это исследование впервые задокументировало сокращение тела и определило лежащие в основе биологические пути.

«Тот факт, что половой акт по сути убивает матерей после того, как они произвели потомство самцов, никогда ранее не сообщался и шокирует большинство людей, впервые слышащих эту историю, включая исследователей, изучающих этих червей».

Команда обнаружила, что пути, с помощью которых самец убивает самку, — это те самые пути, которые, по мнению исследователей, существуют для замедления старения в периоды низкого уровня питательных веществ. «Самцы берут эти пути и запускают их в обратном направлении, вызывая ускорение старения и смерти».

Исследователи обнаружили этот эффект у круглого червя Caenorhabditis elegans (C. elegans), который используется в исследованиях, поскольку многие его генетические пути схожи с человеческими.

«То, что эти пути могут быть захвачены и запущены в обратном направлении в простом организме, может указывать на то, что подобное может происходить и у более сложных организмов. Эта работа может помочь нам понять взаимодействие самцов и самок и то, как они влияют на долголетие и репродукцию самок».

Обычно самкам вида C. elegans не нужны самцы, так как они являются гермафродитами — их тела содержат как сперматозоиды, так и яйцеклетки, поэтому они могут размножаться без контакта с самцами. «Гермафродиты пытаются избегать самцов — они пытаются убежать от них. Самцам приходится охотиться на них, чтобы заставить спариваться».

Однако самцам для передачи своих генов будущим поколениям нужны самки. После оплодотворения самка может родить сотни потомков, и этим потомкам не требуется материнская забота после рождения. Убийство матери делает её недоступной для спаривания с другими самцами, что даёт генетическое преимущество отцу.

Аспирант Ченг Ши, ведущий автор статьи, обнаружил этот эффект случайно во время исследований влияния старения на репродуктивное здоровье. Он проводил эксперименты, требующие спаривания самок и самцов червей. «Я увидел резкое уменьшение размера самок, поэтому начал делать дополнительные снимки и измерять эффект». Ши начал исследовать, как сперма или окружающая её семенная жидкость могут вызывать сокращение и смерть.

Он обнаружил, что семенная жидкость действует на биологический процесс, который помогает червям экономить энергию в периоды стресса. Семенная жидкость действует на транскрипционный фактор (белок) под названием DAF-16 в ядре клеток, который включает гены, необходимые для реакции на стрессы, такие как жара или нехватка питательных веществ. У спарившихся самок этот фактор каким-то образом вытесняется из ядра, поэтому он не может активировать систему реакции на стресс, что приводит к потере жира и сокращению продолжительности жизни.

Ши обнаружил, что сперма действует через другой механизм, сокращая долголетие. Сперма вызывает отключение фактора DAF-9, который активирует отдельный путь стрессового ответа ядерных гормонов с участием другой молекулы DAF-12, что приводит к потере воды, сокращению и сокращению продолжительности жизни.

Исследователи обнаружили, что летальный эффект проявляется не только у вида elegans, но и у других типов червей из рода Caenorhabditis, которые не являются гермафродитами. «Тот факт, что это сохранилось у истинных раздельнополых видов, а не только у гермафродитов, говорит о том, что это важный, консервативный биологический механизм». Хотя пока неизвестно, убивает ли сперма и семенная жидкость других животных после спаривания, задействованные пути долголетия консервативны у других организмов.

«Наши результаты показывают, что в семенной жидкости и сперме есть факторы, которые отключают эти два механизма реакции на стресс. Это двойной удар — два независимых пути, которые самцы используют, чтобы убить самок».