«Чтобы понять сексуальную измену у разных видов, одной интерпретации ДНК недостаточно. Нам также необходимо взглянуть на форму и поведение сперматозоидов. Исследования спермы открыли для нас совершенно новый мир», — говорит профессор Ян Т. Лифьелд исследовательский журнал АполлонОн поведенческий эколог, чья подготовка в Институте судебной медицины включала в себя использование профилей ДНК для определения отцовства.
Один из вопросов, который он сейчас задает себе: самка выбирает самца или яйцеклетка выбирает сперму?Постоянно бить рекордЛифджелд обнаружил четкую корреляцию между неверностью и появлением сперматозоидов.
«Сперматозоиды подвергаются жесткой конкуренции. Различия в форме и размере сперматозоидов меньше у беспорядочных видов, чем у видов, где самка спаривается с одним самцом.Сегодня самые быстрые сперматозоиды плывут к яйцеклетке со скоростью около 0,2 миллиметра в секунду. Из-за конкуренции сперма становится длиннее или быстрее.
Чтобы побеждать, они должны постоянно бить мировой рекорд.Мы удивляемся, почему эволюция иногда производит более длинные сперматозоиды, а иногда и сперматозоиды, которые плавают с большей скоростью.
Длинные сперматозоиды не обязательно плавают быстрее, но они хранят больше энергии и, скорее всего, живут дольше ».Разница в длине сперматозоидов наиболее велика у снегирей и белогорлых оляпок.«Это самые верные виды птиц, о которых мы знаем.
Поэтому самцам не нужна конкурентоспособная сперма, пока они способны оплодотворять яйца.
У снегирей длина сперматозоидов колеблется почти на десять процентов. Вариация сперматозоидов у ивовых певчих составляет всего 2,5 процента, в то время как у обыкновенной олененка, которая является печально известным развратником, вариабельность спермы не превышает одного процента ".
Огромный банк спермыГруппа исследователей, возглавляемая Лифджелдом, уже собрала 9000 образцов спермы птиц. Они хранятся в формальдегиде в банке спермы музея.Исследователи также делают снимки живой спермы с помощью видеомикроскопа не более чем через минуту после того, как у птицы доят сперму.
«Тогда мы сможем увидеть скорость сперматозоидов и то, как они движутся», — объясняет Ларс Эрик Йоханнесен из Отдела консервации и исследовательской техники Музея естественной истории.Сперматозоиды сильно различаются от одного вида к другому. У воробьиных они похожи на тонкий штопор.
Они вращаются вокруг своей продольной оси и прокладывают себе путь сквозь жидкость. У других птиц они больше похожи на головастиков, извивающихся вперед, хлопая хвостом.
У одних сперматозоидов головка более широкая, у других — более цилиндрическая.В частности, исследователи собрали сперму воробьиных, и сегодня у них есть образцы спермы 400 видов. Воробьиные составляют более половины всех видов птиц в мире.«Вероятно, мы являемся первым орнитологическим отделом любого музея, создавшим коллекцию спермы.
Мы также получаем сперму от орнитологов из-за границы. Эта коллекция станет моим наследием музею», — заявляет Лифджелд.
Разгадывать загадкиПрофессор уже использовал образцы спермы, чтобы опровергнуть гипотезу о том, что тропические птицы более моногамны, чем птицы из умеренных зон.«Это означает, что неверность никак не связана с местными температурами».Орнитологи также задаются вопросом, почему одни виды моногамны, а другие — беспорядочные.
«Ключ состоит в том, чтобы объяснить генетические преимущества, которые самки получают от спаривания с одним или несколькими самцами. Мы видим закономерность, в которой потребность в универсальной системе иммунной защиты увеличивает частоту измен. Похоже, что виды, которые более подвержены влиянию паразиты и болезни также более беспорядочные.
Адаптирован к анатомии женщиныСперматозоиды развиваются в соответствии с изменениями в репродуктивном тракте женщины.«Размер сперматозоидов должен адаптироваться к размеру яйцевода самки и канальцев для хранения спермы. Самка — это ключ.
Поэтому нам необходимо понять физиологию и анатомию самки, чтобы понять различия между сперматозоидами».Мелисса Мэри Роу из группы исследований пола и эволюции NHM получила от Исследовательского совета Норвегии семь миллионов крон для изучения бактерий в сперматозоидной жидкости птиц.«Сперма должна быть защищена от бактерий, а самка должна быть защищена от инородных тел в ее репродуктивном тракте.
Вопрос в том, какие риски связаны с спариванием, и с иммунной системой самки, которая должна защищать себя от любых потенциально вредных организмов. Сперматозоиды также должны защищать себя от бактерий.Это исследование важно для понимания венерических заболеваний.
Что еще мы можем узнать из исследования сперматозоидов птиц?«Знания о сперматозоидах необходимы для понимания большого разнообразия репродуктивных стратегий.
Половое размножение также важно для понимания жизни на Земле и ее биологического разнообразия. Многие проводят четкое различие между животными и людьми, но мы должны рассматривать себя также как продукт эволюции. Эту перспективу легко потерять, если мы будем изучать только людей.
Мы ищем общие закономерности в биологии сперматозоидов. Поэтому это исследование важно и для понимания нас, людей », — заключает Лифджелд.