Сперма подгоняет эволюцию

Спор о том, имеют ли значение размер и скорость сперматозоидов, начался среди биологов очень давно. По мнению Джона Фитцпатрика и его коллег из Университета Западной Австралии и канадского Университета имени Макмастера, имеют – если не в пределах одного вида, то точно в появлении новых видов и межвидовом противостоянии.

Стоит сразу отметить, что «тактические характеристики» юрких сперматозоидов и неподвижных спермиев играют роль только при «множественном» оплодотворении, когда у одной самки в течение фертильного периода происходит несколько половых контактов. У более совершенных видов, к которым относится и человек, основной отбор идёт на стадии выбора партнёра, и уже только ему, самому сильному, умному, красивому и прочее, предоставляется право распространить свои гены, вне зависимости от «качества» спермы.

Что же касается видов, морально продвинувшихся не столь далеко, то, как долгое время полагали учёные, именно скорость и жизнеспособность сперматозоидов – залог успешного оплодотворения. А следовательно – и ключевой фактор естественного отбора.

Более детальные исследования показали, что это не совсем так.

В частности, для увеличения скорости сперматозоида требуется возрастание как длины его хвостика, так и запасов энергии. Однако это неизбежно влечёт за собой увеличение размеров, а следовательно – и сопротивления жидкости. Как подтвердили математические и некоторые практические изыскания на сперматозоидах млекопитающих, длина и размер вовсе не означают максимальную скорость.

Второй постулат, подвергшийся редакции за последнее время, касается связи между скоростью и успехом. Как показали биологи, «самый быстрый» не всегда означает «самый эффективный». Здесь вступают в силу механизмы «посткоитального» отбора, которыми природа наградила половые пути полигамных самок. Эти механизмы позволяют самкам останавливать сперматозоиды, по тем или иным причинам им не понравившиеся.

Именно из-за этого многообразия факторов взгляды на эволюцию сперматозоидов постоянно меняются.

Одни учёные считают, что ключевой фактор – скорость, другие – размер. Притом среди тех, кто стоит за размер, тоже есть две партии. Некоторые аргументы работают в пользу больших гамет, некоторые – в пользу маленьких. В некоторых случаях ключевым является умение оставаться невидимым для защитных систем женских половых путей.

Отчасти поэтому Фитцпатрик выбрал для своих экспериментов рыб семейства цихлид, обитающих в африканском озере Танганьика: благодаря наружному оплодотворению материнский вклад в отбор спермы у них минимален. Вторая причина интереса авторов публикации в Proceedings of The National Academy of Sciences к этим рыбкам – интенсивное видообразование, движущей силой которого может оказаться даже цветовосприятие. Кроме того, икру могут пытаться оплодотворить сразу несколько самцов, так что случай «беспутства» налицо.

Ученые в прямом смысле устроили гонку сперматозоидов для 29 близкородственных видов, обитающих в одном и том же озере. Поскольку расположение всех их на филогенетическом дереве было предварительно установлено генетически, то авторам не составило труда определить движущую силу отбора.

Ей, как и предполагалось, стали длина, размер, жизнеспособность и количество сперматозоидов в эякуляте.

Все четыре показателя коррелировали с эволюционной удаленностью вида от общего предка.

Безусловно, это не означает, что только параметры гамет играют роль в естественном отборе – в таком случае рыбки бы уже давно превратились в дрейфующие половые органы. Умение добывать пищу и прятаться от хищников не менее важно – только такие особи способны достигнуть половозрелого возраста. Да и самку, готовую отложить икру, тоже надо увидеть. Так что даже самые быстрые сперматозоиды, несущие «не те» гены, хотя и дадут начало новому организму, но вот закрепиться в поколениях уже не смогут.