Классическое определение биологического вида — это способность размножаться в пределах своей группы и неспособность размножаться вне её. Например, спаривание лошади и осла может привести к рождению мула, но мулы почти всегда стерильны из-за геномной несовместимости между двумя видами.
Подавляющее большинство времени спаривание представителей разных видов является неудачей в вопросах производства потомства. Однако, когда исследователи из Университета Мэриленда и Университета Торонто спаривали представителей разных видов червей рода Caenorhabditis, они обнаружили, что продолжительность жизни самок и численность их потомства резко сократились по сравнению с самками, которые копулировали с особями своего вида. Кроме того, самки, которые выжили в межвидовом спаривании часто оставались стерильными, даже если они впоследствии копулировали только с их собственным видом.
Затем исследователи решили рассмотреть стерильных и умирающих самок червей под микроскопом. Они использовали технику флуоресцентного пятна для того, чтобы визуализировать сперму в живых особях. Учёные обнаружили, что сперма представителей другого вида спровоцировала разрыв сфинктера матки червя и попала в яичники.
Там сперма преждевременно оплодотворила яйца, которые были затем не в состоянии развиться в жизнеспособное потомство. Сперма в конечном итоге уничтожила яичники, в результате чего возникло бесплодие. После чего она отправилась дальше по всему телу червя и вызвала повреждения тканей и, как следствие, смерть.
"Наши результаты оказались крайне удивительными. Как правило, самки просто выбирают сперму самцов своего вида во время оплодотворения, что не приводит к долгосрочным последствиям, поскольку потока генов между видами не существует", — говорит ведущий автор исследования Ашер Каттер (Asher Cutter), доцент экологии и эволюционной биологии в Университете Торонто.
Эти результаты, описанные в статье журнале PLOS Biology, являются первым свидетельством столь жёсткой взаимосвязи между спермой и репродуктивным трактом самок. Учёные, ознакомившиеся с данной работой, считают, что исследование необходимо продолжить с изучением и других видов.
Каттер сообщает в пресс-релизе, что "сперма-убийца" может быть результатом расхождения в эволюции половых органов разных видов червей, в частности, способности сперматозоидов физически конкурировать друг с другом. Когда самка червя копулирует с несколькими самцами, сперматозоиды "толкаются" друг с другом, соревнуясь за доступ к яйцам. Органы самки должны быть в состоянии выдержать эту конкуренцию, чтобы выжить и произвести потомство.
Исследователи предполагают, что агрессивность спермы и способность матки выдерживать эту агрессию одинаковы в пределах одного вида, но не более. Таким образом, самка вида с менее активной спермой не может быть в состоянии выдержать агрессивное поведение сперматозоидов других видов.
Эта теория подтвердилась в ходе данного эксперимента. Черви-гермафродиты, которые обычно оплодотворяют себя сами, были наиболее восприимчивы к сперме представителей других видов и быстрее умирали. По мнению исследователей, матки гермафродитов эволюционировали таким образом, чтобы выдерживать только свою, менее активную сперму, и потому эти особи пострадали первыми от межвидового спаривания. Кроме того, учёные даже замечали, что гермафродиты чувствовали представителей других видов и пытались избежать любого с ними контакта.
Данная работа представляет собой особый интерес для эволюционных биологов. По современным подсчётам, видов животных на Земле насчитывается около 8,7 миллионов, и пока не до конца понятно, настолько далеки они друг от друга на эволюционном древе. Метод определения родства по спариванию мог бы дать подсказки в исследованиях такого рода.
Особенно интересно и то, что из общего правила бывают и исключения: порой в результате межвидовой копуляции рождается вполне жизнеспособное потомство. Учёные планируют в дальнейшем изучить поведение таких червей-гибридов и определить их судьбу при спаривании с представителями других видов.
Также по теме:
Найдена старейшая в мире сперма
В Бразилии обнаружены насекомые, самки которых обладают пенисами
Биохимики обнаружили белок, отвечающий за встречу сперматозоида и яйцеклетки
Морские слизни пронзают друг другу головы во время спаривания
Биологи разобрались в жестоких сексуальных привычках таитянских жуков
Сумчатые мыши принимают мученическую смерть ради секса
