Новое исследование биологов Сиракузского университета показало, как сотрудничество между сперматозоидами развивалось на протяжении последних 500 миллионов лет. В процессе конъюгации сперматозоиды объединяются в согласованные группы, действуя подобно команде гребцов, что может повышать их шансы добраться до яйцеклетки и оплодотворить её. Как сообщает SciTechDaily, работа указывает на широкое распространение такого взаимодействия среди членистоногих — группы животных, включающей насекомых, пауков, крабов и многоножек.
Учёные впервые описали конъюгацию сперматозоидов более века назад, но долгое время считали её редким явлением. Теперь эволюционные биологи из Сиракузского университета, Университета Сиены в Италии и Университета Сегеда в Венгрии проследили историю сотрудничества сперматозоидов, уходящую на сотни миллионов лет назад. Результаты, опубликованные в журнале Nature Communications, говорят о том, что даже предок всех насекомых обладал конъюгированными сперматозоидами.
«Что делает эту картину столь увлекательной, так это то, что эволюция снова и снова приходит к похожим кооперативным решениям в совершенно разных группах и на огромных отрезках времени, — говорит соавтор исследования, профессор биологии Сиракузского университета Стив Дорус. — Эти примеры напоминают нам, что сотрудничество может быть не менее важным, чем конкуренция, в формировании биологического успеха».
Чтобы восстановить эту историю, исследователи опирались на десятилетия опубликованных работ, описывающих форму сперматозоидов у сотен видов членистоногих. Они нанесли эти признаки на эволюционное древо, чтобы оценить, когда разные формы сотрудничества возникали, исчезали и появлялись вновь. Полученная временная шкала охватывает последние 600 миллионов лет и демонстрирует повторяющиеся приобретения и утраты в основных группах членистоногих.
Команда также изучала связанный со сперматозоидами материал (SAM) — мембранное вещество, которое может связывать сперматозоиды вместе или формировать внешние структуры, организующие их в группы. У многих видов этот материал помогает удерживать кооперативную структуру. Исследователи предполагают, что SAM изначально развился для упаковки или защиты сперматозоидов, а впоследствии мог сыграть ключевую роль в возникновении конъюгации.
Авторы отмечают, что понимание того, как клетки сотрудничают и используют общие структуры, может в перспективе помочь в решении проблем репродукции человека. Кроме того, учёные изучают, можно ли использовать конъюгацию сперматозоидов и SAM для нарушения размножения вредных видов. Одним из потенциальных объектов является пятнистая цикадка — инвазивное насекомое, представляющее растущую сельскохозяйственную угрозу в Нью-Йорке и других восточных штатах.