В организме людей, как известно, каждый сперматозоид сам за себя: в процессе гонки только одному участнику удастся достичь яйцеклетки и оплодотворить её. Но у многих других животных всё несколько иначе: сперматозоиды могут собираться вместе, чтобы сформировать "команды".
Одним из таких примеров являются оленьи хомячки (Peromyscus maniculatus). У сперматозоидов этих североамериканских грызунов головка сплющена и оснащена маленькими крючками. Головки половых клеток могут прилипать друг к другу, образуя кластеры до 35 сперматозоидов. Учёные предположили, что в команде сперматозоиды плавают лучше. Но, оказалось, что это не всегда так: иногда группы движутся быстрее, а иногда и нет.
Хайди Фишер (Heidi Fisher) и её коллеги из Гарвардского университета создали математическую модель, которая имитирует движение спермы. Симуляция показала, что группы, может, и не плывут быстрее, но зато они плывут более прямо. Жгутик каждой клетки сокращается согласно движениям своих соседей. Таким образом, при одинаковой скорости группа сперматозоидов доберётся "до финиша" быстрее, чем одиночный сперматозоид.
Но как только кластеры становятся слишком большими, их члены начинают двигаться против друг друга, что приводит к падению скорости. Оптимальное число, как выяснили учёные, — семь. Такая команда доберётся до яйцеклетки быстрее, чем любое другое количество совмещённых сперматозоидов.
Когда Фишер рассмотрела сперму оленьих хомячков под микроскопом, она обнаружила, что они вели себя точно так, как показало моделирование: семёрка действительно смогла развить самую высокую скорость. Затем Фишер сравнила сперму двух видов – оленьих хомячков и береговых хомячков (Peromyscus polionotus). У обоих видов среднее число сперматозоидов в кластере составило 6 или 7.
Правда, была также одна критическая разница: организм оленьих хомячков держал размер кластеров под более жёстким контролем (от 5 до 7), а вот размер кластеров береговых хомячков варьируется от 4 до 9. Это объясняется тем, что, несмотря на тесную связь двух видов, их сексуальное поведение сильно различается.
Так, береговые хомячки моногамны: самки спариваются лишь с одним самцом, в то время как самки оленьих хомячков спариваются со многими самцами в течение короткого времени и часто получается так, что в организме женской особи оказывается сперма нескольких партнёров. Этим группам половых клеток, конечно же, приходится конкурировать, чтобы оплодотворить единственную яйцеклетку. То есть оленьи хомячки находятся под сильным эволюционным давлением — им приходится иметь конкурентоспособную сперму. Именно поэтому их сперматозоиды чаще собираются оптимальным числом, считают биологи.
Кстати, в ходе исследования 2010 года Фишер уже выяснила, что сперматозоиды белоногих хомячков, как правило, соединяются исключительно со сперматозоидами своей особи.
На следующем этапе исследователи хотят понять, как именно соединяются сперматозоиды: вопреки ожиданиям, крючки на головках в этом процессе не участвуют.
Добавим, что группировка сперматозоидов в теле самки — не такая уж и редкость для животного мира. Например, самки пустынных муравьёв вида Cataglyphis savignyi также спариваются со многими самцами, и их клетки спермы тоже собираются в группы от 50 до 100 клеток. У водяных жуков сотни и даже тысячи сперматозоидов объединяются в длинные червеобразные кластеры, которые путешествуют через органы самки, похожие на лабиринт.
У всех этих существ кластеры формируются после эякуляции, но, вот что любопытно, у опоссума сперматозоиды формируются попарно уже в теле самца. Оказываясь в теле самки, они начинают двигать хвостами синхронно, как пара лягушачьих лапок.
С подробностями исследования Фишер можно ознакомиться, прочитав статью на сайте препринтов bioRxiv.
Также по теме:
В состязаниях сперматозоидов побеждают медленные и длинные
За производство спермы ответственны гены женской хромосомы
Биохимики обнаружили белок, отвечающий за встречу сперматозоида и яйцеклетки
Учёные сняли движения сперматозоидов в 3D
Сумчатые мыши принимают мученическую смерть ради секса
Человеческие экскременты XIV века обнажили древние войны бактерий
