Общий механизм запуска движения сперматозоидов от кораллов до человека
Новое исследование показывает, что эффективная эволюционная стратегия приведения сперматозоидов в движение оказалась настолько успешной, что сохранилась у многих видов.
Молекулярный путь, управляющий подвижностью сперматозоидов, является общим для кораллов, морских ежей и даже человека. Этот механизм регулируется pH-сенсором, который подает сигнал, когда сперматозоидам пора начинать движение. Работа, проведенная под руководством Келси Спир из лаборатории Кэти Баррот в Университете Пенсильвании, опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Изменение климата, делающее океаны не только теплее, но и кислее, а также локальные нарушения (например, осадконакопление) могут угрожать этому процессу.
"Когда мы начали этот проект, насколько нам известно, никто не изучал механизм, контролирующий подвижность сперматозоидов кораллов", — говорит первый автор исследования Келси Спир.
"Мы обнаружили, насколько этот путь консервативен, и это было удивительно", — добавляет старший автор Кэти Баррот. — "Если сперматозоиды не работают, это конец".
Сперматозоиды кораллов особенно уязвимы. Эти гермафродитные существа размножаются всего несколько ночей в году, синхронизируясь с новолунием, выпуская половые клетки в открытый океан.
Исследователи изучили сперматозоиды коралла Montipora capitata, собранные в заливе Канеохе (Гавайи). В лаборатории они искусственно повышали pH среды, что немедленно запускало движение сперматозоидов.
Эксперименты подтвердили, что для движения сперматозоидов необходима активность фермента sAC (растворимая аденилилциклаза) и производимой им сигнальной молекулы циклического АМФ. Блокировка sAC приводила к слабому движению жгутиков («хвостов»).
Сравнение генетической последовательности sAC у M. capitata и морского ежа показало значительное сходство — около 50% идентичности в целом и полное совпадение в ключевых каталитических участках.
Интересно, что у M. capitata обнаружено несколько разных форм sAC, некоторые из которых больше похожи на версии, присутствующие у млекопитающих.
Исследователи также нашли другие общие молекулярные компоненты пути активации сперматозоидов у морских ежей и других видов кораллов (тип Cnidaria).
"Последний общий предок человека и стрекающих жил очень давно. Тот факт, что ядро этого механизма сохранилось, говорит о том, что это действительно хорошая система", — отмечает Спир.
Теперь, имея базовое понимание процесса, лаборатория Баррот планирует изучить, как изменение условий окружающей среды (например, тепловой стресс) влияет на репродуктивный успех кораллов через изменение работы этого пути.