Размер сперматозоидов определил пол потомков хомячков

Международная группа биологов установила, что самцы хомячков могут непреднамеренно влиять на соотношение самцов и самок в своем потомстве. Происходит это потому, что в сперме самцов содержатся X и Y хромосомы, по-видимому, определяющие размер ядра сперматозоида, и их соотношение может варьироваться в результате инбридинга. Результаты исследования опубликованы в журнале Proceedings of the Royal Society B. 

Соотношение самцов и самок в популяции — важная ее характеристика. По мнению Фишера, оптимальное соотношение полов — 1 к 1, но в природе такой баланс соблюдается редко, и Фишер объяснял это тем, что неравные затраты на воспроизводство потомства мужского и женского пола (например, воспроизвести самца может быть труднее, чем самку, из-за больших его размеров) влияют на пол потомков и искажают соотношение. Теорию затрат разделяют биологи, полагая, что мать, по эволюционной логике, должна больше влиять на гендерное соотношение потомков. Влияние самцов на это соотношение отбрасывалось и потому, что, хотя именно они несут в своей сперме X и Y-хромосомы, определяющие пол ребенка, считалось, что из-за мейоза соотношение тех и других в сперме одинаковое.

Однако эта гипотеза была неоднократно опровергнута: соотношение сперматозоидов, несущих X и Y-хромосомы варьируется не только от особи к особи, но и у одной и той же особи в разное время. С другой стороны, известно, что инбридинг (близкородственное скрещивание) значительно подавляет количество и качество потомков у некоторых видов. Эти и другие данные заставили ученых сомневаться в том, что принижение роли отца оправдано, и международная группа биологов решила понять, влияет ли характеристика спермы на соотношение полов в помете при рождении, и как именно. Этой характеристикой стал размер ядра сперматозоида, поскольку известно, что у разных видов млекопитающих размер головки сперматозоида, несущего X-хромосому больше, чем у сперматозоидов с Y-хромосомой.

Так, ученые проверили три гипотезы: определяет ли соотношение полов размер области ядер в сперме, связан ли инбридинг (степень которого определяла так называемое генетическое качество особи) с этим соотношением, и, наконец, объясняет ли размер ядра сперматозоида связь между степенью инбридинга и пропорциями самцов и самок у их потомства. Также ученые учитывали параметры, потенциально влияющие на результат: возраст самца, размер помета, и другие.

58 самок белоногих хомячков (Peromyscus leucopus) объединили в пары с 58 самцами, которые отличались по степени инбридинга. Как для самок, так и для самцов рассчитали коэффициент инбридинга (dam f и sire f). В каждой паре подсчитывали размер помета и вычисляли его гендерную пропорцию, которая рассчитывалась как число сыновей, поделенное на общее число детенышей в помете. Семя грызунов извлекали и оценивали размеры области ядра сперматозоидов при помощи специального программного обеспечения.

Результаты подтвердили, что меньший размер ядра связан с большей долей сыновей (p = 0.002), с большей долей сыновей оказалась связана и низкая степень инбридинга (p = 0.038). Связь между инбридингом и размером ядра сперматозоидов оказалось надежной (p < 0.0001), а модель, которая включала в себя множество переменных, потенциально влияющих на гендерную пропорцию, выявила значимость лишь одной из них — размера ядра (в этой модели возраст,  размер помета, инбридинг матери и даже отца оказались не значимыми). Из этого авторы заключили, что инбридинг влияет на соотношение полов потомков не напрямую, но через изменения размеров ядра сперматозоидов. Влияние отца на разброс в соотношении самцов и самок в помете оказался чуть выше 20 процентов.

Таким образом, небольшой размер ядер, по-видимому, несущих мужскую Y-хромосому, также связан с более высокой гендерной пропорцией. У самцов с низким коэффициентом инбридинга (а значит, лучшей генетикой) доля сыновей была выше, что тоже может представлять интересы эволюции: передать как можно больше хороших генов дальше. С другой стороны, это может отражать уязвимость Y-хромосом, или иметь другое объяснение. Во всяком случае, роль отцов в определении потомства велика, и нуждается в дальнейших исследованиях. В частности, авторы полагают, что их результаты в дальнейших могут объяснить соотношение полов у людей.

Недавно мы писали о том, как определяется пол у рыб (и как решение сменить пол помогает им в размножении) и у миног. Также мы рассказывали, что будет с потомством, если лишить самца Ч-хромосомы.

Анна Зинина