Энтомологи установили, что земляные вши размножаются иначе, чем все остальные насекомые. Самец «одаривает» самку одним-единственным гигантским сперматозоидом, однако полового акта при этом не происходит.

Земляная вшаРезультаты исследования, проведенного итальянскими биологами из университета Сиены, опубликованы в журнале Naturwissenschaften.

Земляные вши (Zoraptera) – это реликтовый отряд тропических насекомых, небольших и невзрачных на вид. Несмотря на то, что большая часть из них лишена крыльев, земляные вши относятся к подклассу Pterygota, большой группе, объединяющей как крылатых насекомых (таких как, бабочки и стрекозы), так и тех, кто когда-то имел крылья, но затем их утратил (подобно блохам и обычным вшам).

Практически для всех Pterygota характерно внутреннее оплодотворение – самцы при помощи своих генитальных придатков заталкивают сперму в половые пути самок. Однакоавторыработы выяснили, что Zoraptera являются исключением из этого правила. Вместо того чтобы вводить сперматофор (капсулу со спермой) внутрь самки, самцы вида Zorotypus impolitus оставляют его на брюшке партнерши.

Как показали лабораторные наблюдения за этим видом земляных вшей, самки первыми инициируют спаривание, приближаясь к самцам и дотрагиваясь до них антеннами. После того, как самцы откладывают свой сперматофор, самки самостоятельно вводят его в свои половые пути. Подобное поведение наблюдается у пауков и у бескрылых насекомых Apterygota, таких, как ногохвостки (они вообще помещают сперматофор на грунт), но не типично для Pterygota.

Вскрыв сперматофор, ученые обнаружили, что в нем содержится один-единственный сперматозоид, длина которого достигает 3 мм. Следовательно, его длина практически равна длине тела самки (2-4 мм). По мнению энтомологов, благодаря своему гигантскому размеру сперматозоид полностью затыкает половое отверстие самки, чтобы другие самцы не могли ее оплодотворить.

Впрочем, как отмечают авторы работы, у другого изученного вида, Zorotypus magnicaudelli, спаривание проходит более традиционно. Возможно, необычное половое поведение Z. impolitus помогает этим насекомым избегать скрещиваний с близкими видами.

Источник: infox.ru

Сперматозоиды млекопитающих находят яйцеклетку, перемещаясь против встречного потока жидкости, сообщают в журнале Current Biology исследователи из Корнеллского университета (США). Попасть в половые пути самки для мужских половых клеток — лишь полдела: нужно ещё найти яйцеклетку. До сих пор считалось, что сперматозоиды руководствуются при этом либо химическим сигналом, либо изменениями в температуре вокруг. «Химическая» гипотеза возникла по аналогии с морскими животными, которые выбрасывают мужские половые клетки в морскую воду, и те начинают двигаться по «запаху» яйцеклетки.

Человеческие яйцеклетка и сперматозоиды в оптическом микроскопе (фото David Spears).Однако никаких специальных химических сигналов, которые могли бы привлечь сперматозоиды, у яйцеклеток млекопитающих обнаружить не удалось. Когда же группа Сьюзен Суарес попыталась проверить вторую, «температурную» гипотезу, то был замечен любопытный эффект: между холодными и тёплыми слоями возникали потоки жидкости, и сперматозоиды, помещённые в такую среду, двигались строго против этих потоков. Если холодный слой был сверху, он старался опуститься на дно, и сперматозоиды (мышиные и человеческие) плыли ему навстречу, то есть вверх.

Тогда исследователи попытались проверить, что же происходит в собственно фаллопиевых трубах самки. Выяснилось, что в момент совокупления крохотные реснички эпителия начинают гнать жидкость от яйцеклетки к матке. Сталкиваясь со встречным потоком, сперматозоиды понимают, где находится яйцеклетка, и плывут к ней — а значит, плыть им приходится против тока жидкости. Учёные поставили ещё один эксперимент, в котором сперматозоиды плавали в жидкости, постепенно засасываемой специальным устройством, и мужские половые клетки вновь старались двигаться против течения, то есть как будто спасаясь от насоса.

В действительности гипотеза о противоточном движении сперматозоидов не так уж и нова: впервые об этом феномене заговорили в 1876 году. Однако попытки экспериментально подтвердить её всё время проваливались. Предположительно, способность чувствовать встречный поток жидкости кроется в хвосте мужской половой клетки, так как даже дефектные, «безголовые» сперматозоиды всё равно понимали, откуда движется поток и куда поэтому нужно плыть.

Впрочем, исследователи призывают не ставить крест ни на «химической», ни на «температурной» гипотезах: может статься, что движением сперматозоидов управляют сразу несколько факторов.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Самки некоторых животных могут годами хранить семенную жидкость самцов, замедляя у сперматозоидов обмен веществ: таким образом в мужских половых клетках снижается продукция агрессивных кислородных радикалов, от которых зависит скорость старения клетки.

Самки сверчка Gryllus bimaculatus могут в течение месяца поддерживать жизнеспособность сперматозоидов. (Фото tristanba.)У многих животных самки способны консервировать в себе сперму самца, и до сих пор непонятно, как они это делают. Сперма при этом остаётся фертильной, её можно пустить в ход спустя дни, недели, месяцы и годы. Чемпионами в этом смысле считаются муравьиные матки, которые оплодотворяют яйца спермой тридцатилетней (!) выдержки.

Одна из популярных теорий старения связывает возрастные изменения с агрессивными кислородными радикалами, которые являются побочным продуктом метаболизма клетки. Чем больше таких молекул-окислителей, тем сильнее повреждаются биомолекулы и тем быстрее клетка выходит из строя. Попытки применить эту теорию к феномену сохранения семенной жидкости самками уже предпринимались, но лишь сейчас группа исследователей из Университета Перпиньяна (Франция) сумела получить для этого экспериментальные доказательства.

Проблема перепроизводства кислородных радикалов для сперматозоидов особенно актуальна: мужские половые клетки отличаются высоким уровнем метаболизма, а чем интенсивней обмен веществ, тем больше побочных молекул-оксидантов. Исследователи проанализировали сперму, которую самки сверчков хранят в своих половых путях, на предмет интенсивности метаболизма и появления кислородных радикалов.

Как пишут учёные в журнале Proceedings of the Royal Society B, уровень метаболизма в сперматозоидах был снижен на 37%, независимо от того, когда проводили анализ — через час или 26 дней после спаривания. В той же пропорции был понижен и уровень свободных радикалов.

Правда, учёные сделали ещё одно неожиданное наблюдение: оказалось, что у сперматозоидов, взятых непосредственно у самцов, интенсивность метаболизма плохо соотносится с уровнем этих самых агрессивных радикалов-окислителей. Это противоречит главному правилу окислительной теории старения, которое увязывает скорость метаболизма, уровень кислородных радикалов и скорость старения клетки.

Но в основном выводе, который делают авторы, по-видимому, сомневаться не приходится: самки некоторых видов животных могут продлевать сперматозоидам жизнь, замедляя у них обмен веществ.

Источник:  КОМПЬЮЛЕНТА

Исследователи впервые сравнили геномы сперматозоидов с геномами обычных, соматических клеток.

Специалисты из Стэнфордского университета (США) рассказывают в журнале Cell о том, что увидели, прочитав ДНК человеческого сперматозоида. Но даже далёкий от науки непременно заметит, что геном человека был секвенирован почти 10 лет назад. Чтобы понять, почему геном сперматозоида был удостоен статьи в Cell, вспомним следующее. У человека, как опять же всем хорошо известно, 23 пары хромосом. Но у наших половых клеток все хромосомы без пары, то есть у сперматозоида и яйцеклетки просто по 23 хромосомы.

При созревании половых клеток дочерним клеткам отходят гомологичные хромосомы, то есть хромосомы с одинаковыми генами, но разными аллелями этих генов. К примеру, обе хромосомы несут ген цвета глаз, но на одной из них будет аллель зелёного цвета, а на другой — карего. Однако, чтобы гомологичные хромосомы не оставались неизменными в веках, они претерпевают интенсивную рекомбинацию — обмен участками ДНК. Рекомбинация, расхождение хромосом по сперматозоидам и яйцеклеткам, и потом случайное соединение генетического материала в оплодотворённом яйце обеспечивают огромное разнообразие геномов и тем повышают шансы выживания вида в меняющихся условиях среды.

Из всего этого понятно, что сперматозоид должен весьма отличаться по геному от остальных клеток тела человека, поэтому тут возникает другой вопрос: почему ни у кого до сих пор не доходили руки сравнить их? В эксперименте участвовал 40-летний мужчина, у которого были здоровые дети и здоровые сперматозоиды. Исследователи секвенировали геном 91 сперматозоида и сравнили полученные последовательности с ДНК неполовых клеток подопытного. И обнаружили удивительное разнообразие в геномах сперматозоидов. В среднем, по словам учёных, рекомбинация ДНК для каждого сперматозоида происходила около 23 раз (тут надо учитывать, что места, где участки хромосом рекомбинантно обменивались, для каждой клетки могут быть свои, что они не жёстко прописаны). Но это, как подчёркивают авторы работы, в среднем. У некоторых же сперматозоидов уровень рекомбинации был намного выше.

Так же обстояло дело и с мутациями: например, два сперматозоида при созревании вообще потеряли по хромосоме. В среднем число замен единичных нуклеотидов было от 25 до 36 на клетку. Некоторые из этих мутаций были благоприятны, некоторые — наоборот. Причём настолько наоборот, что, добейся такой сперматозоид удачи с яйцеклеткой, эмбрион просто не выжил бы.

Всё это, заметим, на фоне отсутствия каких-то аномалий у детей и внешне вполне здоровой сперме. То есть уровень изменчивости при производстве половых клеток таков, что даже при идеально здоровой родословной у человека могут появиться дети с генетическими отклонениями. Полученные результаты заставляют по-новому отнестись к проблемам наследственных заболеваний, предрасположенности к раку, бесплодию и т. п.: столь высокий уровень изменчивости половых клеток придаёт этим неприятным вещам ещё больше непредсказуемости.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА