16:07 2024-11-27 science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu

_ Studiul cu muștele fructelor oferă noi perspective asupra evoluției spermei

_ Musca de fructe Studiul oferă noi perspective asupra evoluției spermatozoizilor

Spermii sunt cel mai divers și cel mai rapid tip de celule în evoluție. De ce spermatozoizii au suferit o evoluție atât de dramatică este un mister care i-a uimit pe biologi de mai bine de un secol.

Pentru a rezolva acest puzzle evolutiv, cercetătorii de la Centrul pentru Evoluție Reproductivă (CRE) de la Universitatea Syracuse au petrecut zeci de ani studiind împerecherea biologia muștelor fructelor. Aceste insecte mici și neremarcabile în exterior ascund în interior un mare secret de reproducere: spermatozoizi giganți.

Muștele din fructe prezintă mai multe variații în lungimea spermei decât restul întregului regn animal combinat. De exemplu, masculii dintr-o specie de muscă a fructelor, Drosophila bifurca, își inseminare partenerii cu doar câteva zeci de spermatozoizi, fiecare având o lungime gigante de 5,8 cm (de aproximativ 20 de ori mai lung decât corpul femelei) și rulat ca un ghem de fire. .

Investigații ale membrilor Centrului pentru Evoluție Reproductivă a SU, inclusiv profesorul de biologie Weeden Scott Pitnick, profesorul de biologie Steve Dorus, profesor asistent de biologie Yasir Ahmed-Braimah și studenții lor au dezvăluit că sperma mai lungă a fost favorizată de selecția sexuală, pentru care bazele teoretice au fost stabilite de Charles Darwin în 1871 în cartea sa fundamentală, „Descent of Man and Selection”. în relație cu sexul."

În esență, cozile lungi ale spermatozoizilor au evoluat deoarece sunt mai bine echipate decât spermatozoizii mai scurti pentru lupta de fertilizare. ouă și pentru că tractul reproducător feminin este conceput pentru a influența fertilizarea în favoarea spermatozoizilor mai lungi.

Cu alte cuvinte, cozile lungi ale spermatozoizilor sunt echivalentul celular, după împerechere, al cozilor de păun. De fapt, o publicație anterioară a Centrului pentru Cercetare Evoluție din revista Nature a arătat că cozile de spermatozoizi ale muștelor de fructe rivalizează cu pene de coadă de fazan, coarne de căprioară, coarne de gândaci de bălegar, pui de șopârlă și altele din lista celor mai sexy ornamente ale naturii și cu cele mai intimidante arme.

Abilitatea de a testa fundamentele teoriei selecției sexuale și de a dezvolta noi ipoteze despre evoluție a trăsăturilor sexuale, a fost împiedicată de informațiile limitate despre genetica care stau la baza acestor trăsături.

Cu toate acestea, într-un nou studiu realizat de Centrul pentru Evoluția Reproductivă, în colaborare cu oameni de știință de la Universitatea Stanford, Universitatea Cornell, Virginia Tech , iar Universitatea din Zurich pune în lumină genetica lungimii spermei de muște a fructelor și a organului reproducător feminin responsabil de evoluția sa.

Descoperirile lor, publicate în revista Nature. Ecologie și evoluție, ne pot ajuta să înțelegem toate preferințele de partener și ornamentele sexuale. Echipa de cercetare a măsurat mai întâi lungimea spermei și lungimea receptaculului seminal feminin (SR), care este baza anatomică a „alegerii spermei” feminine, în 149 de specii de muște de fructe.

După secvențierea genomului complet. a fiecăreia dintre aceste specii (publicat în PLOS Biology), anchetatorii au cartografiat trăsăturile pe arborele vieții muștei fructifere pentru a dezvălui modul în care aceste trăsături masculine și femele care interacționează au coevoluat. în ultimii 65 de milioane de ani.

În continuare, anchetatorii au efectuat o abordare „studiu de asociere la nivelul genomului” pentru a identifica genele candidate care stau la baza variației spermatozoizilor și a lungimii SR în modelul de laborator de musca Drosophila melanogaster. În mod surprinzător, doar aproximativ 19% dintre genele care determină variația lungimii spermatozoizilor au prezentat o expresie părtinitoare la nivelul testiculelor și se știe că codifică spermatogeneza.

Majoritatea genelor identificate care codifică lungimea spermatozoizilor sunt în primul rând responsabile pentru dezvoltarea și funcționarea sistemului nervos central, pe lângă vedere și olfactiv. Variația genetică a lungimii spermatozoizilor a fost, de asemenea, corelată cu fecunditatea feminină pe parcursul vieții, rezistența la înfometare și capacitatea de a găsi hrană.

Cu alte cuvinte, prin evoluția aparatelor de reproducere concepute pentru a oferi masculilor cu spermatozoizi mai lungi un avantaj în competiția de fertilizare a ovulelor, selecția sexuală a oferit femelelor un mijloc de a căuta în mod comparativ „gene bune”. „—cei care îmbunătățesc supraviețuirea și reproducerea — să le transmită urmașilor.

În sfârșit, un algoritm complex (și aproximativ 15 milioane de ore de timp de calcul pe Rețeaua de calcul OrangeGrid a Universității din Syracuse) a fost utilizată pentru a identifica genele pentru care rata de evoluție a secvenței de nucleotide se corelează semnificativ cu evoluția spermatozoizilor și a lungimii SR în arborele speciilor. Această abordare a consolidat suprapunerea genetică dintre lungimea spermatozoizilor și dezvoltarea și funcția sistemului nervos.

Această abordare extrem de integrativă este foarte promițătoare, nu doar pentru a extinde înțelegerea cercetătorilor asupra geneticii evolutive a spermatozoizilor, ci și a aspectelor fundamentale ale biodiversitate.

(Fluierul)

Inapoi