Самки ускоряют эволюцию сперматозоидов у животных

Размер сперматозоидов сильно варьируется у разных видов животных. Новое исследование Стокгольмского университета, опубликованное в Nature Ecology & Evolution, показывает, что эволюция сперматозоидов резко ускоряется, когда они плавают внутри тела самки.

Сперматозоиды — самые изменчивые известные клетки, их размер колеблется от 0,002 мм у коловратки до почти 6 см у плодовой мушки. Объяснение этого разнообразия — ключевой вопрос эволюционной биологии.

Влияние места оплодотворения

Исследователи проанализировали данные о размере сперматозоидов более чем у 3200 видов животных — от кораллов до млекопитающих, включая человека, — классифицировав их по месту встречи сперматозоидов и яйцеклеток:

• Внутреннее оплодотворение (млекопитающие, птицы, насекомые): встреча происходит внутри тела самки.
• Наружное оплодотворение (морские ежи, многие рыбы): гаметы выделяются в воду.

Результаты исследования

• Сперматозоиды у видов с внутренним оплодотворением были в среднем в 6 раз длиннее и меняли размер быстрее, чем у видов с наружным оплодотворением.
• При наружном оплодотворении отбор поддерживает малый размер сперматозоидов, чтобы самец мог производить их в большом количестве.
• При внутреннем оплодотворении более крупные сперматозоиды могут давать преимущество в конкуренции и быть предпочтительнее для самок.

Промежуточный случай — сперматекание

У некоторых беспозвоночных существует третий тип: сперматозоиды выделяются в воду, после чего фильтруются самкой, и оплодотворение происходит уже внутри неё (сперматекание).

• У таких видов сперматозоиды оставались мелкими (как при наружном оплодотворении), но эволюционировали быстро (как при внутреннем).

Вывод и исключение

«Наши результаты ясно показывают, что взаимодействия между сперматозоидами и самками помогают создать огромное разнообразие в размере сперматозоидов», — говорит старший автор работы Джон Фитцпатрик.

Однако у людей, несмотря на внутреннее оплодотворение, сперматозоиды не «суперразмерные» — они сопоставимы по размеру с таковыми у животных с наружным оплодотворением.

• Причина: в крупных телах (как у человека) сперматозоиды разбавляются в половых путях самки. «С точки зрения сперматозоида, неважно, происходит ли разбавление внутри самки или в океане — оно сохраняет их маленькими. Суперразмер они приобретают только тогда, когда находятся в ограниченном маленьком пространстве внутри самки», — объясняет Ариэль Карл.

Исследование, основанное на крупнейшей в мире базе данных по морфологии сперматозоидов, впервые масштабно подтвердило гипотезу о влиянии среды оплодотворения на их эволюцию.