Гетероморфизм сперматозоидов - это одновременное производство двух или более различных типов спермы одним мужчиной . Типы сперматозоидов могут различаться по размеру, форме и / или хромосомному составу. Гетероморфизм сперматозоидов также называется полиморфизмом сперматозоидов или диморфизмом сперматозоидов (для видов с двумя типами сперматозоидов). Обычно к оплодотворению яйцеклеток способен только один тип сперматозоидов . Фертильные типы были названы «эуспермой» или «эупиреновыми сперматозоидами», а бесплодные типы - «параспермой» или «апиреновыми сперматозоидами».
Одной из интерпретаций полиморфизма сперматозоидов является гипотеза «сперматозоидов-камикадзе» (Baker and Bellis, 1988), которая была широко дискредитирована у людей. Гипотеза сперматозоидов камикадзе утверждает, что полиморфизм сперматозоидов обусловлен разделением сперматозоидов на различные функциональные группы. Есть те, которые защищают яйцеклетку от оплодотворения другой мужской спермой, и те, которые оплодотворяют яйцеклетку. Однако нет никаких доказательств того, что полиморфизм человеческой спермы имеет целью противодействовать конкурирующим сперматозоидам. [1]
Распределение
Гетероморфизм сперматозоидов известен у нескольких разных групп животных.
Насекомые
- Чешуекрылые (т.е. бабочки и мотыльки): почти все известные виды производят два типа сперматозоидов. Удобряющий тип имеет более длинный хвост и содержит ядро . Другой тип короче и лишен ядра, что означает, что он вообще не содержит генетической информации.
- Дрозофила (дрозофила): группа видов D. obscura рода Drosophila является гетероморфной по сперматозоидам. Как и у чешуекрылых, существует длинный плодородный тип и короткий бесплодный тип. Однако у бесплодного типа есть ядро с нормальным гаплоидным хромосомным набором. Неизвестно, почему более короткие сперматозоиды являются бесплодными, хотя было высказано предположение, что немного более широкая головка бесплодного типа может препятствовать проникновению сперматозоидов в микропиле яйцеклетки.
- Diosidae (черноглазые мухи): несколько видов имеют длинный плодородный тип и более короткий бесплодный тип.
- Carabidae (жужелицы): некоторые виды производят большие бесплодные сперматозоиды, которые могут содержать до 100 наборов хромосом.
Моллюски
- Некоторые переджаберные брюхоногие моллюски (улитки) производят два или три типа сперматозоидов. Бесплодные типы могут быть крупными «носителями», к которым прикрепляются фертильные сперматозоиды для транспортировки, или «ланцетными» типами. Ланцетная сперма иногда содержит много лизосом .
Рыбы
- Некоторые Sculpin могут быть гетероморфными сперматозоидами. Их эякуляты, по-видимому, содержат фертильную сперму, а также бесплодную сперму в форме диска.
Возможные функции гетероморфизма сперматозоидов
Неадаптивный
Неоплодотворяющие морфы не имеют функции и являются просто ошибками развития. Считается, что это маловероятно для многих видов гетероморфных сперматозоидов, поскольку производство бесплодной спермы может строго регулироваться, а бесплодная сперма может составлять> 90% от общего количества сперматозоидов у некоторых Lepidoptera и Drosophila .
Подготовка
Неоплодотворяющие морфы - это средства, с помощью которых самцы могут обеспечивать самку питанием, ее яйцеклетками или оплодотворяющей спермой.
Облегчение
Без удобрения спермы Помогать удобрение сперму, помогая свою сексуальную транспорт или капацитацию (т.е. приобретение оплодотворении компетенции). Это было продемонстрировано на Bombyx mori. [2]
У шелкопряда есть веские доказательства того, что фертильная сперма не может оплодотворяться, если неоплодотворенная сперма отсутствует. Исследователи искусственно оплодотворяли плодовитую сперму, нефертильную сперму или их смесь. Только последняя группа дала потомство.
Конкуренция спермы
Нефертильные сперматозоиды увеличивают успешность оплодотворения самца, производящего их, когда происходит конкуренция сперматозоидов . Это может быть оскорбительным (например, вытеснение или даже уничтожение конкурирующих оплодотворяющих сперматозоидов) или защитным (например, путем блокирования участков женского тракта или создания враждебной среды перед оплодотворением).
«Дешевый наполнитель»
Неоплодотворенная сперма задерживает или предотвращает повторное спаривание самки, тем самым позволяя мужчине производить нефертильную сперму большую долю отцовства ее потомства (поскольку самец избегает конкуренции сперматозоидов ). Например, сперма может заполнить органы хранения спермы, чтобы самка «почувствовала», что ей не нужно повторное спаривание, чтобы получить больше спермы. В качестве альтернативы, сперма может переносить химические вещества, подобные половому пептиду, химическому веществу, переносимому в сперме Drosophila melanogaster, которое снижает вероятность принятия самками партнеров (т. Е. Является антиафродезиаком). [3]
Корреляционные доказательства этой теории есть у бабочки Pieris napi . У самок, которые были восприимчивы ко второму спариванию, было меньше нефертильных сперматозоидов на складе, чем у невосприимчивых самок. Таким образом, бесплодие сперматозоидов может быть причиной задержки повторного зачатия самки.
Эта теория была также проверена на плодовой мушке Drosophila pseudoobscura , но результаты показали, что «дешевый наполнитель» не важен для этого вида. [4]
Рекомендации
- ^ Мур, HDM, М. Мартин и Т.Р. Биркхед, «Нет доказательств наличия сперматозоидов-убийц или других избирательных взаимодействий между человеческими сперматозоидами в эякулятах разных мужчин in vitro» , Proceedings of the Royal Society of London (1999), B, 266: 2343 -2350
- ^ Сакаи, Хироки; Осима, Хироюки; Юрий, Кодаи; Гото, Хироки; Даймон, Такааки; Ягинума, Тошинобу; Сахара, Кен; Ниими, Теруюки (21.05.2019). «Диморфное образование сперматозоидов с помощью Sex-lethal» . Труды Национальной академии наук . 116 (21): 10412–10417. DOI : 10.1073 / pnas.1820101116 . ISSN 0027-8424 . PMC 6535010 . PMID 31036645 .
- ^ Кук, штат Пенсильвания, и Wedell, N. 1999. Non-плодородной задержка спермы женский remating. Природа 397: 486.
- Перейти ↑ Swallow, JG, and GS Wilkinson. 2002. Длинный и короткий полиморфизмы сперматозоидов у насекомых . Биологические обзоры 77: 153-182.
- И. Тилль-Боттро, Д. Жоли, Д. Лашез и Р. Р. Снук. 2005. Гетероморфизм пыльцы и сперматозоидов: конвергенция королевств? Журнал эволюционной биологии 18 (1): 1-18.