Конкуренция сперматозоидов червей ускоряет эволюцию

Половой отбор может происходить не только до, но и после спаривания. Новое исследование ученых из Университета Орегона (UO) показывает, что посткопулятивный отбор может оказывать неожиданно сильное влияние на эволюцию.

Подобно тому, как самец с более ярким хвостом имеет больше шансов на спаривание, более жизнестойкие или быстрые сперматозоиды с большей вероятностью успешно оплодотворят яйцеклетку. Со временем такой отбор формирует эволюционный процесс, поскольку гены, повышающие конкурентоспособность спермы, передаются по наследству.

В лабораторных экспериментах с червями Caenorhabditis elegans, которые продолжались много поколений, половой отбор после выброса спермы оказался более мощным двигателем эволюционных изменений, чем отбор до спаривания. Результаты опубликованы 14 февраля в журнале PLOS Genetics.

Используя современные технологии редактирования генов, исследователи создали генетический инструмент, позволяющий включать и выключать производство спермы у червей с высокой точностью. Это позволило раздельно изучить вклад добрачного и посткопулятивного полового отбора.

Ученые наблюдали за червями в течение 30 поколений (черви достигают репродуктивного возраста примерно за 3,5 дня). Конкуренцию вводили на разных этапах, манипулируя временем производства спермы.

Ключевые результаты:

• Усиление конкуренции до спаривания (добавление в пул особей с другой генетикой) снижало силу отбора и замедляло скорость эволюционных изменений.
• Усиление конкуренции сперматозоидов усиливало отбор и повышало скорость эволюционных изменений.
• За 30 поколений репродуктивный успех самцов увеличился в 5–7 раз.

Также было идентифицировано около 60 генов, которые быстро менялись в ходе эксперимента. Эти гены, вероятно, влияют на репродуктивный успех, но более половины из них еще не изучены подробно.

Исследование, проведенное Катей Касиматис в рамках докторской диссертации в UO, было удостоено Премии Добржанского от Общества по изучению эволюции.