Исследователи исследовали лосось и форель, которые удобряют извне в речной воде. Эти два вида иногда гибридизируются в дикой природе, но поскольку потомство гибридов становится репродуктивным тупиком, самки обоих видов подвергаются отбору, чтобы избежать гибридных оплодотворений и вместо этого способствуют внешнему оплодотворению спермой своего собственного вида.Результаты, опубликованные сегодня в журнале Evolution, показывают, что когда яйца каждого вида представлены либо лососем, либо форелью, они с радостью позволяют полное оплодотворение спермой любого вида. Однако, если яйцеклеткам дают одновременный выбор сперматозоидов обоих видов, они явно отдают предпочтение сперматозоидам своего собственного вида.
Ведущий исследователь профессор Мэтт Гейдж из Школы биологических наук UEA сказал: «Система лосось-форель идеальна для изучения совместимости сперматозоидов и яйцеклеток, потому что мы можем проводить эксперименты по контролируемому оплодотворению и измерять поведение сперматозоидов в условиях, в которых гаметы естественным образом соответствуют естественным условиям. Несмотря на то, что мы обнаружили почти 100% интерферируемость между спермой и яйцами лосося и форели, когда мы смешали равные количества спермы от обоих видов вместе, мы обнаружили, что 70% оплодотворений выиграли сперматозоиды их собственного вида ».«Поскольку мы проводим экстракорпоральное оплодотворение без вмешательства или контроля со стороны мужчин или женщин, это дает четкое доказательство того, что яйцеклетки благоприятствуют сперматозоидам их собственного вида, но только при наличии выбора».Затем команда продолжила исследовать, какие механизмы позволяют женским яйцам стимулировать оплодотворение правильной спермы, исследуя два ключевых компонента воспроизводства самок рыб — яйцеклетку и яичниковую жидкость, покрывающую яйцо.
Жидкость яичников — это богатый белком раствор, который омывает яйца и выделяется во время нереста, но о его функциях мало что известно.
Профессор Гейдж сказал: «Мы провели дальнейшие испытания на конкуренцию сперматозоидов, но на этот раз мы промыли яйцеклетки от их яичниковой жидкости, а затем добавили либо их собственную жидкость, либо жидкость других видов. Примечательно, что мы обнаружили, что сама яйцеклетка не играет значительной роли в содействие оплодотворению сперматозоидами их собственного вида.На самом деле, именно яичниковая жидкость контролирует, сперматозоиды какого вида побеждают оплодотворения, что было очень неожиданно. мы наносим яичниковую жидкость форели на яйца той же самки лосося, сперма форели теперь побеждает ».Затем исследователи использовали анализ видео слежения, чтобы проанализировать, как сперма лосося и форели ведет себя в яичниковой жидкости.«Мы обнаружили, что активация сперматозоидов в яичниковой жидкости заставляет их жить примерно в два раза дольше, чем в речной воде.
Важно отметить, что сперматозоиды обоих видов также переключаются с плавания узкими эллиптическими кругами в речной воде на плавание по выпрямленным траекториям в яичниковой жидкости. Такое поведение позволяет сперматозоиду двигаться к яйцеклетке, следуя химическому сигналу »."Итак, мы наблюдаем, что яичниковая жидкость дает специфический химический сигнал сперматозоидам своего собственного вида, вызывая изменения в способе ударов их хвостов, так что они плавают по более прямой траектории и, следовательно, более эффективно направляются к месту. оплодотворения ".
Чтобы установить, что это был механизм, который способствовал преимущественному оплодотворению спермой их собственного вида, исследовательская группа провела заключительный эксперимент, в котором они измерили миграцию сперматозоидов через мембрану, пронизанную крошечными порами, имитирующими единственный вход в яйцеклетку. Они обнаружили, что гораздо больше сперматозоидов проплыло через мембрану в их собственную яичниковую жидкость, по сравнению с количеством сперматозоидов, проникающих в яичниковую жидкость или воду других видов.«Эти результаты позволяют нам установить, что у самок действительно развились механизмы« загадочного выбора »на интимном уровне сперматозоидов и яйцеклеток.
Результаты также дают нам ценную информацию о том, почему самки лосося так беспорядочно спариваются — обычно оплодотворяются восемью и до 16 самцов в одном гнезде. Содействуя конкуренции сперматозоидов, самки предоставляют своим яйцеклеткам больший выбор, позволяя яичниковой жидкости избежать потенциальной гибридизации сперматозоидов и вместо этого поощрять оплодотворение правильной спермой ».
Исследование финансировалось Советом по исследованиям окружающей среды (NERC) и сотрудничеством между UEA, Норвежским институтом исследований природы и Институтом зоологии.