Оплодотворение принято считать соревнованием, в котором миллионы сперматозоидов наперегонки движутся к яйцеклетке. Однако новое исследование эволюционных биологов из Сиракузского университета (США), а также университетов Сиены (Италия) и Сегеда (Венгрия) показывает более сложную картину. У некоторых видов репродуктивный успех зависит не только от конкуренции, но и от способности сперматозоидов к совместным действиям.
Учёные изучили членистоногих – группу, которая включает насекомых, пауков и ракообразных. Они проанализировали, как в ходе эволюции у этих животных сперматозоиды объединялись в организованные группы, чтобы эффективнее достигать яйцеклетки и оплодотворять её. Этот механизм, известный как конъюгация сперматозоидов, меняет научные представления о размножении.
Сперматозоиды могут объединяться с помощью специального вещества (sperm-associated material, SAM), которое либо склеивает их, либо формирует вокруг них общие структуры. Перемещаясь в группе, клетки получают преимущество в подвижности и лучше преодолевают сложную среду женского репродуктивного тракта. Таким образом, оплодотворение становится результатом скоординированных усилий, а не индивидуальной гонки.
Исследователи проследили историю этого явления, сопоставив данные о строении спермы сотен видов членистоногих с их эволюционным древом. Оказалось, что способность сперматозоидов к кооперации возникала и исчезала многократно на протяжении сотен миллионов лет. Анализ также показал, что у общего предка всех насекомых сперматозоиды, вероятно, уже действовали сообща.
Открытие может повлиять на изучение проблем с фертильностью. Учёным, возможно, придётся сместить фокус с характеристик отдельных сперматозоидов на их коллективное поведение. Кроме того, на основе этого механизма можно разработать новые методы борьбы с насекомыми-вредителями. Например, если нарушить процесс формирования групп у сперматозоидов инвазивного вида, такого как пятнистая крылатка, это может помешать его размножению.
