Работа биологов со «светящейся» спермой проливает свет на половой отбор

Ранее ненаблюдаемые события, происходящие между осеменением и оплодотворением, стали предметом новаторской статьи в журнале Science (18 марта) за авторством Молли Маниер, Джона Белоута и Скотта Питника, профессоров биологии в Колледже искусств и наук Сиракузского университета. Генетически модифицировав плодовых мушек так, что головки их сперматозоидов стали флуоресцентно-зелёными или красными, Белоут и его коллеги смогли в деталях наблюдать за живыми сперматозоидами внутри самки. Результаты могут иметь огромное значение для репродуктивной биологии, полового отбора и видообразования.

По словам Питника, многие достижения в репродуктивной и эволюционной биологии были ограничены невозможностью различать конкурирующие сперматозоиды разных самцов и сложностями наблюдения за живыми сперматозоидами в половых путях самки. Решением стали светящиеся сперматозоиды. «Нашей первой целью было изучить механизмы конкуренции сперматозоидов», — говорит Питник. Когда самка спаривается более чем с одним самцом — а в природе полиандрия скорее правило, чем исключение — возникают конфликты между полами за отцовство, а также конкуренция между эякулятами за оплодотворение яйцеклеток. Такой посткопулятивный половой отбор — мощная сила эволюционных изменений».

Питник объясняет, что значительный прогресс в репродуктивной биологии связан с появлением молекулярных инструментов для определения отцовства. «До сих пор дверь к большинству механизмов, ответственных за паттерны отцовства, была закрыта. Но теперь — нет».

Количественно оценив движение и судьбу сперматозоидов внутри самок, осеменённых самцами с зелёной и красной спермой (включая анализ подвижности сперматозоидов in vivo в реальном времени), Маниер и коллеги смогли однозначно различить гипотетические механизмы приоритета сперматозоидов. «Несмотря на почти столетнюю интенсивную и инновационную работу по репродуктивной биологии плодовой мушки [Drosophila melanogaster], многое в строении половых путей самки остаётся загадкой», — продолжает Питник. «У нас отвисли челюсти, когда мы впервые увидели эти светящиеся сперматозоиды в микроскоп. Оказалось, они постоянно движутся в специализированных органах хранения спермы самки и демонстрируют удивительно сложное поведение».

Питник сообщает, что его команда создала аналогичные популяции со светящейся спермой для других видов, включая те, что способны к гибридизации, чтобы наблюдать, что происходит, когда сперматозоиды и самка эволюционно не соответствуют друг другу. «Я подозреваю, мы лишь прикоснулись к поверхности возможностей использования этого материала», — говорит он.