'Убийственная сперма' предотвращает скрещивание между видами червей
Классическое определение биологического вида — способность к размножению внутри группы и неспособность к размножению за ее пределами. Большинство межвидовых скрещиваний просто не дают потомства. Однако при скрещивании червей Caenorhabditis разных видов ученые из Университета Мэриленда и Университета Торонто обнаружили резкое сокращение продолжительности жизни самок и числа их потомков по сравнению со скрещиванием внутри вида. Выжившие самки часто становились стерильными, даже при последующем спаривании со своим видом.
При микроскопическом наблюдении с флуоресцентной меткой спермы выяснилось, что чужеродная сперма прорывает сфинктер матки червя и вторгается в яичники. Там сперма преждевременно оплодотворяет яйцеклетки, которые не могут развиться в жизнеспособное потомство. В конечном итоге сперма разрушает яичники, вызывая стерильность, а затем распространяется по телу червя, вызывая повреждение тканей и смерть.
«Наши выводы были довольно неожиданными, поскольку самки обычно просто отбирают сперму самцов своего вида», — отметил Ашер Каттер из Университета Торонто.
Результаты указывают на взаимодействие спермы и женского репродуктивного тракта как на новую причину неудачного спаривания у червей, отметил Эрик Хааг из UMD. «Подобные проблемы координации могут быть актуальны и для бесплодия у других организмов», — добавил он.
Исследование под руководством аспирантов Гэвина Вудраффа (UMD) и Дженис Тинг (Университет Торонто) было опубликовано 29 июля 2014 года в журнале PLOS Biology.
Ученые полагают, что «убийственная сперма» может быть результатом расхождения в эволюции половых органов у разных видов червей — в частности, способности спермы физически конкурировать. Тело самки должно выдерживать эту конкуренцию. Гипотеза состоит в том, что агрессивность спермы и способность матки ее переносить согласованы внутри одного вида, но не между разными видами.
В подтверждение этой теории, три вида гермафродитных червей (которые производят собственную сперму для самооплодотворения) оказались особенно уязвимы к стерильности и смерти при спаривании с самцами других видов. Матка гермафродитов, вероятно, эволюционировала, чтобы переносить более «мягкую» сперму, но не более крупную и активную сперму негермафродитных видов.
«Мы обнаружили, что гермафродиты могут чувствовать и пытаться избегать самцов тех видов, которые могут им навредить», — добавил Хааг.
Этот случай летального межвидового скрещивания представляет особый интерес для эволюционных биологов, поскольку остается неясным, как множество видов на Земле (оценочно 8,7 млн, не считая бактерий, согласно публикации в Nature) сохраняют свою обособленность.
«Наказание за межвидовое скрещивание в виде стерильности или смерти было бы мощным эволюционным способом поддержания видового барьера», — сказал Хааг.
При этом эволюция обычно оставляет несколько выживших даже в самых неблагоприятных условиях. Ранее исследователи обнаружили, что вредные межвидовые скрещивания все же могут давать немного жизнеспособного потомства. Хааг планирует продолжить изучение, исследуя поведение этих гибридных червей при скрещивании с разными видами.