Mi magyarázza a gigantikus spermiumok létét?
Sokáig evolúciós rejtély volt, hogyan alakulhatott ki az állatvilág legextrémebb szexuális attribútuma, egy gyümölcslégyfajta spermiuma, ami ezerszer hosszabb, mint a hím teste. A Nature egy tanulmánya most megnyugtatja az evolúcióval kapcsolatban aggódókat: van tudományos magyarázat.
A Drosophila bifurcanevű gyümölcslégy csak néhány mm-es méretű, a hímje mégis majdnem 6 cm hosszú spermiumokat produkál. Egy nemzetközi csapat a Zurichi Egyetem evolúcióbiológusainak vezetésével először állt elő hihető magyarázattal azzal kapcsolatosan, hogy hogyan fejlődhetett ki az óriásspermium, írja az egyetem sajtóközleménye.
Az állatvilágban a spermium általában kisebb, mint a petesejt, ami egyben azt is jelenti, hogy a hímeknek sokkal több ivarsejtet kell előállítaniuk. A nagyszámú apró spermium növeli a sikeres fertilizáció valószínűségét, különösen akkor, ha a nőstények promiszkuusak, mivel ilyenkor a különböző hímektől származó minél több spermium versenyez a néhány petesejt megtermékenyítéséért.
Éppen ezért meglepő, hogy bizonyos állatfajoknál nem sok és kicsi, hanem kevés és nagyméretű hímivarsejt jön létre – rekordtartó a Drosophila bifurca –, mivel ez ellentmond az evolúció egyik hatásmechanizmusának tartott szexuális szelekció működésének: minél kevesebb a spermium, annál kisebb a szelekciós nyomás, ami arra késztetné a versenyzőket, hogy sikeresebbek legyenek, mint a társaik. Ha csak néhány spermium jut be a nőstény szervezetébe, egyre gyengül a szelekció – így a hosszabb spermiumok evulúciója is lelassul, sőt meg is áll. Hogyan jöhettek mégis létre?
Stefan Lüpold vezető szerző és munkatársainak tanulmánya (How sexual selection can drive the evolution of costly sperm ornamentation) kísérletes és genetikai vizsgálatok révén talált magyarázatot a rejtélyre. Kiderült: a nőstények szervezetének egyes jellemzői, ahogy a nőstények felveszik és tárolják a spermiumokat, a hosszabb spermiumoknak kedveznek. Azonban minél hosszabb egy spermium, a hímek annál kevesebbet képesek termelni belőlük, ezért a nőstények gyakrabban párosodnak, hogy biztosítsák a fertilizáció sikerét. A hosszabb spermiumok pedig ügyesebben szorítják ki a versenyből a többieket a nőstény szervezetében.
A megtermékenyítési verseny azonban nemcsak a nőstény szervezetében belül zajlik, hanem kívül is: a nőstények a nagyobb hímeket preferálják, és csak a nagyobb hímek tudják maguknak megengedni, hogy nagyobb spermiumokat állítsanak elő. Így csak a nagyobb hímek részesednek a gyakori párosodási lehetőség előnyeiből. Megnövekedett reprodukciós sikerük következtében pedig hosszabb spermiumot kódoló génjeik eéterjednek a populációban. A kutatók szerint tehát a szexuális szelekcióval kapcsolatos elképzeléseinket ki kell szélesíteni, hiszen pl. ezek a komplex mechanizmusok együttesen képesek megmagyarázni, hogyan működhet a szexuális szelekció még akkor is, amikor csak néhány spermium vetélkedik a megtermékenyítésért.
A Nature-tanulmány utolsó szerzője, Scott Pitnick a következőképp fogalmaz: a kihívás az volt, hogy megmagyarázzuk, miként alakult ki, hogy a nőstények egyszercsak a hosszabb spermiumokat kezdték preferálni, és beindulhatott a szervezetükben a hosszú spermiumoknak kedvező raktározó szerv evolúciója. A kutatók a választ a genetikában találták meg: genetikai kapcsolatot fedeztek fel a nőstények spermiumraktározó szervének hosszúsága és a spermiumok hosszúsága között, továbbá a nőstények spermiumraktározó szervének hosszúsága és a gyakoribb párosodás között.
Mint a kutatók kifejtik: ha a nemek közötti igazán szembetűnő szexuális különbségek kerülnek szóba a különböző állatfajoknál, a legtöbben agancsokra, szarvakra, a hím páva farkára vagy az oroszlány sörényére asszociálnak, azonban a legalapvetőbb különbség a petesejt és a hímivarsejt között van (a hím Drosophila spermiuma egyébként szorosra csomagolt golyó formájában adódik át a nőstény szervezetébe).
