Сперматозоид как замена павлиньему хвосту, или Чем отличаются друг от друга жуки-плавунцы

Самки жуков-плавунцов заставили эволюционировать сперматозоиды самцов самыми разными способами, так что теперь среди мужских половых клеток этих насекомых имеется великое множество форм, от двухвостых сперматозоидов до огромных червеобразных конгломератов.

У млекопитающих форма половых клеток унифицирована: шарообразная яйцеклетка, сперматозоид-головастик. При оплодотворении сперматозоид пробегает по относительно просто устроенным половым путям самки, пока не достигнет яйца. Но не всех животных устроила такая простота. У многих беспозвоночных (к примеру, у насекомых или моллюсков) половые пути самки и строение половых клеток самца характеризуются высочайшей сложностью, и часто лишь они позволяют отличить один вид от другого.

Энтомологи из Аризонского университета (США) занимались изучением половой жизни жуков-плавунцов — обычных речных и озёрных хищников. Всего этих жуков около 4 тыс. видов; в поле зрения исследователей попали 42 из них. Разумеется, американские зоологи не были пионерами в этой области, но предыдущие работы ограничивались рассмотрением лишь двух параметров — длины половых путей самки и длины сперматозоида. Более тщательных и систематических исследований на этот счёт не было. Теперь же перед учёными открылось великое многообразие мужских половых клеток: кто бы знал, что в пределах одного семейства (пусть и большого) эволюция может быть столь изобретательной!

Сперматозоиды плавунцов обнаружили удивительную склонность к образованию больших конгломератов, разнообразных по форме и размеру. Некоторые из них слипались в какое-то подобие червей, покрытых пушистым волосом. Другие предпочитали склеиваться головками, образуя огромные шарообразные структуры. Это не говоря уже об известных сдвоенных сперматозоидах вида Thermonectus marmoratus, у которых длина хвоста достигает аж 0,25 мм. Очевидно, что такое разнообразие должно иметь свои эволюционные причины. Учёные проанализировали взаимосвязь между строением сперматозоидов и строением половой системы самок по целому ряду параметров, начиная от длины хвоста сперматозоида и заканчивая размером и положением сперматеки (камеры, где самка хранит семя самца). Это позволило представить, как выглядела половая система у предка всех плавунцов. По словам исследователей, стартовало всё относительно просто: короткий половой тракт самки и мелкие, несложные конгломераты сперматозоидов. Затем самки принялись всё более усложнять работу сперматозоидам, и сейчас мужские половые клетки должны преодолеть настоящий лабиринт с рядом ловушек, чтобы достичь цели.

Характеристики сперматозоидов, по словам учёных, стали важным фактором полового отбора, подобно хвосту павлина. Пава выбирает самца с самым ярким хвостом (хотя на этот счёт у биологов есть кое-какие сомнения). Признавая условность такого сравнения, энтомологи всё же считают, что у плавунцов могут срабатывать те же механизмы: благодаря сложно устроенным половым путям самка могла отбирать только тех самцов, чьи половые клетки оказывались наиболее подходящими. Впоследствии, при разделении популяций, этот признак становился характеристикой нового вида.

Результаты своих исследований учёные собираются опубликовать в журнале PNAS.

Причины, по которым самки пошли на нещадное усложнение своей половой системы, могут быть различными. Возможно, именно сложно устроенный половой аппарат требовался для правильного развития яйцеклеток. Но нельзя исключать и того, что таким образом самки пытались ответить на диктаторские замашки самцов. Плавунцы нередко попросту принуждают самок к спариванию, и сложноустроенный половой тракт таким образом помогает самке оставить за собой последнее слово: загоняя сперматозоиды в ловушки собственного полового лабиринта, самка может оставить грубого кавалера без потомства.

Кирилл Стасевич

По материалам: science.compulenta.ru