Ученые объяснили гигантизм сперматозоидов у дрозофил

Гигантские сперматозоиды, которые производят самцы некоторых дрозофил, стали результатом действия тех же эволюционных механизмов, что и оленьи рога, или павлиний хвост. Решение «парадокса больших сперматозоидов» предложено в статье, опубликованной журналом Nature.
Яйцеклетки животных почти всегда значительно крупнее сперматозоидов. Самцам выгоднее инвестировать ресурсы в производство большого количества мелких половых клеток, повышая шансы на оплодотворение. Поэтому до сих пор оставалось неясным, почему у некоторых видов они достигают огромной величины. Рекордсменами в этом можно назвать мушек Drosophila bifurca. При собственных размерах тела в несколько миллиметров их сперматозоиды приближаются к 6 см длины и могут передаться самке лишь в плотно свернутом виде. Объяснение этому парадоксу предложили Стефан Люпольд (Stefan Lüpold) и Скотт Питник (Scott Pitnick) из Сиракузского университета в США.
Авторы приводят аллометрические оценки гипертрофированности вторичных половых признаков, будь то рога, челюсти или хвост, в сравнении с базовыми размерами тела у самцов разных видов. По их подсчетам, сперматозоиды дрозофил могут оказаться даже более ярким результатом действия полового отбора, чем классические примеры, такие как оленьи рога или хвосты фазанов.
С другой стороны, рост крупных сперматозоидов требует больших ресурсных затрат и демонстрирует у D. bifurca обратную корреляцию с количеством произведенных клеток. Теоретически, такое небольшое число сперматозоидов должно снижать важность выбора партнера самкой, конкуренции между сперматозоидами, готовыми оплодотворить яйцеклетку, — и ослаблять давление полового отбора, который мог бы объяснить такие аномальные размеры спермы.

В ходе экспериментов с 

ученые обнаружили положительную корреляцию между длиной сперматозоидов у самцов и размером семяприемников у самок дрозофил. Более того, они показали, что чем больше семяприемник у мушки — тем короче у нее интервал между спариваниями и тем активнее она выбрасывает «лишние» сперматозоиды, осуществляя пост-копуляционный отбор.

Авторы также исследовали потенциальный гандикап, непрямую выгоду, которую может получать потомство дрозофилы, рожденное от более крупных сперматозоидов. В самом деле, размеры половых клеток, как размеры рогов оленя или хвоста фазана, могут служить косвенным признаком качества генома самца. Ученые показали, что этот признак у самцов наследуется и коррелирует с размерами их тела. Более крупные и сильные особи оказались способны выделить на сперматозоиды больше ресурсов и произвести более длинные и многочисленные клетки, повышая вероятность успешного оплодотворения.

Сочетание анатомических особенностей семяприемников, в которых осуществляется отбор сперматозоидов, а также гандикапа вполне способно создать сильное давление отбора, направляющего эволюционное «убегание» и гипертрофированное увеличение размеров половых клеток у дрозофил.

Роман Фишман