Самцы жуков пренебрегают своими геномами в борьбе за самок

Самцы жуков сталкиваются с компромиссом между конкуренцией с другими самцами за спаривание и ремонтом повреждений ДНК в их сперматозоидах. К такому выводу пришло исследование, опубликованное 4 апреля в журнале PLOS Biology.

Мутации в ДНК сперматозоидов и яйцеклеток могут снижать выживаемость и приспособленность потомства, поэтому животные используют различные механизмы ремонта и поддержания в половых клетках. Однако предыдущие исследования показали, что ДНК сперматозоидов имеет больше мутаций, чем ДНК яйцеклеток, у различных видов. Это предполагает возможный компромисс между конкуренцией за доступ к самкам и вложением энергии в репарацию повреждённой ДНК.

Исследователи проверили эту гипотезу на лабораторных колониях зерновки (Callosobruchus maculatus), прошедших 50 поколений экспериментальной эволюции. Они сравнили самцов из линий, где была искусственно создана моногамия (минимизирующая половой отбор, "N-самцы"), с самцами из линий, подвергавшихся интенсивному половому отбору, но минимальному естественному отбору ("S-самцы").

Оказалось, что в экспериментах на спермовую конкуренцию S-самцы производили больше потомства, чем N-самцы. Однако после воздействия повреждающего ДНК излучения S-самцы давали потомство более низкого качества по сравнению с N-самцами и контрольной группой. С помощью RNA-секвенирования команда идентифицировала 18 генов, которые меняли свою активность в репродуктивном тракте самцов в ответ на облучение. Некоторые из этих генов предположительно играют роль в клеточном поддержании и репарации ДНК. Профиль экспрессии генов самца после облучения коррелировал с выживаемостью и фертильностью его потомства.

Авторы утверждают, что самцы из линий, подвергавшихся интенсивному половому отбору, больше инвестируют в конкуренцию с другими самцами за счёт ремонта повреждений ДНК. Это говорит о том, что половой отбор может способствовать эволюции большей гибкости репродуктивных признаков у самцов.

«У этих жуков, как и у многих других видов с внутренним оплодотворением, интенсивная конкуренция самцов за успех спаривания продолжается среди сперматозоидов соперников уже внутри самки после самого акта спаривания, — добавляет соавтор Дэвид Бергер. — Наше исследование показывает, что самцы, которые слишком много инвестируют в эту конкуренцию, хотя и выигрывают гонку за оплодотворение яйцеклеток, по-видимому, меньше заботятся о поддержании качества своей спермы, а цена этой стратегии оплачивается их будущим потомством».