Spermatozoidi su najraznovrsniji tip ćelija koji se brzo razvija. Zašto su spermatozoidi pretrpeli tako dramatičnu evoluciju je misterija koja je zbunjivala biologe više od jednog veka.
Da bi rešili ovu evolucionu zagonetku, istraživači Centra za reproduktivnu evoluciju (CRE) Univerziteta Sirakuza proveli su decenije proučavajući biologiju parenja voćnih mušica. Ovi mali i spolja neupadljivi insekti u sebi kriju veliku reproduktivnu tajnu: džinovsku spermu.
Voćne mušice pokazuju više varijacija u dužini sperme nego ostatak čitavog životinjskog carstva zajedno. Na primer, mužjaci jedne vrste voćne mušice, Drosophila bifurca, osemenjavaju svoje partnere sa samo nekoliko desetina spermatozoida, od kojih je svaki ogroman 5,8 cm dug (oko 20 puta duži od tela ženke) i smotani kao klupko prediva. .
Istraživanja članova SU-ovog Centra za reproduktivnu evoluciju, uključujući Veeden profesora biologije Skota Pitnika, profesora biologije Stiva Dorusa, docenta biologije Iasira Ahmed-Braimaha i njihovih studenata, otkrila su da je seksualna selekcija favorizovana duže sperme, za koju teorijski temelj je postavio Čarls Darvin 1871. u svojoj osnovnoj knjizi, „Poreklo čoveka i selekcija u odnosu na pol“.
U suštini, dugi repovi sperme su evoluirali zato što su bolje opremljeni od kraćih spermatozoida za borbu za oplodnju jajnih ćelija i zato što su ženski reproduktivni trakt dizajnirani da pristrasuju oplodnju u korist duže sperme.
Drugim rečima, dugi repovi spermatozoida su ćelijski ekvivalent repa pauna nakon parenja. U stvari, prethodna publikacija Centra za istraživačku evoluciju u časopisu Nature pokazala je da se repovi sperme voćne mušice nadmeću sa perjem fazana, rogovima jelena, rogovima balege, gušterima i drugima sa hit liste najseksipilnijih ukrasa u prirodi i najzastrašujućeg oružja.
Sposobnost da se testiraju osnove teorije seksualne selekcije i da se razviju nove hipoteze o evoluciji seksualnih osobina, sputana je ograničenim informacijama o genetici koja leži u osnovi takvih osobina.
Međutim, u novoj studiji Centra za reproduktivnu evoluciju, u saradnji sa naučnicima sa Univerziteta Stanford, Univerziteta Cornell, Virginia Tech, i Univerziteta u Cirihu, osvetljava genetiku dužine sperme voćne mušice i odgovornog ženskog reproduktivnog organa. za njenu evoluciju.
Njihovi nalazi, objavljeni u časopisu Nature Ecologi & Evolution, mogu unaprediti naše razumevanje svih preferencija partnera i seksualnih ukrasa. Istraživački tim je prvo izmerio dužinu sperme i dužinu ženke semena (SR), koja je anatomska osnova ženskog „izbora sperme“, kod 149 vrsta voćnih mušica.
Nakon sekvenciranja punih genoma svake od ovih vrsta (objavljeno u PLOS Biologi), istraživači su mapirali osobine na stablu života voćne mušice kako bi otkrili kako su ove interakcijske muške i ženske osobine evoluirale tokom poslednjih 65 miliona godina.
Zatim su istraživači sproveli pristup „proučavanju asocijacije na nivou genoma“ da bi identifikovali gene kandidate koji su u osnovi varijacija u dužini sperme i SR u laboratorijskom modelu muve Drosophila melanogaster. Iznenađujuće, samo oko 19% gena koji određuju varijaciju u dužini sperme pokazalo je pristrasnu ekspresiju u testisima i poznato je da kodiraju spermatogenezu.
Otkrijte najnovije u nauci, tehnologiji i prostoru sa preko 100.000 pretplatnika koji se oslanjaju na Phis.org za dnevne uvide.
Prijavite se za naš besplatni bilten i dobijajte novosti o otkrićima,
inovacije i istraživanja koja su važna – dnevno ili nedeljno.
Većina identifikovanih gena koji kodiraju dužinu sperme su prvenstveno odgovorni za razvoj i funkcionisanje centralnog nervnog sistema, pored vida i mirisa. Genetske varijacije dužine sperme su takođe bile u korelaciji sa doživotnom plodnošću žene, otpornošću na gladovanje i sposobnošću pronalaženja hrane.
Drugim rečima, kroz evoluciju reproduktivnih trakta dizajniranih da daju mužjacima sa dužom spermom prednost u nadmetanju za oplodnju jajnih ćelija, seksualna selekcija je obezbedila ženkama sredstva da uporedno traže „dobre gene“ — one koji poboljšavaju opstanak i reprodukciju. — da prenesu na svoje potomstvo.
Konačno, složeni algoritam (i približno 15 miliona sati računarskog vremena na računarskoj mreži OrangeGrid Univerziteta u Sirakuzi) je korišćen za identifikaciju gena za koje je stopa evolucije nukleotidne sekvence značajno povezana sa evolucijom dužine sperme i SR u stablu vrsta. Ovaj pristup je pojačao genetsko preklapanje između dužine sperme i razvoja i funkcije nervnog sistema.
Ovaj visoko integrativni pristup obećava, ne samo da proširi razumevanje istraživača o evolucionoj genetici sperme, već i o fundamentalnim aspektima biodiverziteta.
