Шокирующие последствия тайя электрических рыб

Мичиганский государственный университет

Изображение: Сперматозоиды мормиридовых электрических рыб — единственный известный вид позвоночных, у которого отсутствует жгутик. На панели А показано изображение образца спермы, полученное с помощью светового микроскопа: сперматозоиды полностью неподвижны. На панели B показано изображение одиночной клетки спермы, полученное с помощью сканирующего электронного микроскопа.посмотреть больше

Фото: Джейсон Галлант, Университет штата Мичиган.

Ставка на бесхвостых сперматозоидов, которые превратились из отважных пловцов в незадачливых плавунов, кажется сумасшедшей эволюционной авантюрой, но группа рыб, похоже, сделала именно это. Понимание этого компромисса обещает пролить свет на болезни человека и перевернуть уроки биологии о традиционных гендерных ролях.

Доцент кафедры интегративной биологии Университета штата Мичиган Джейсон Галлант и его коллеги используют почти 1 миллион долларов от Национального научного фонда, чтобы понять последствия развития маленькой африканской рыбы, которая в ходе эволюции получила сперму без хвостов, но с электрическим брачным сигналом.

«Мы хотим знать, почему электрическим рыбам это сходит с рук, в то время как другим позвоночным это не удается», — сказал Галлант, участник программы экологии, эволюции и поведения МГУ. «Общее представление в биологии заключается в том, что сперма дешева, а яйцеклетки дороги, но эти рыбы, возможно, говорят нам, что сперма дороже, чем мы думаем. Они могли бы экономить энергию, сокращая количество хвостов сперматозоидов». Галлант является частью Колледжа естественных наук МГУ.

Разновидность рыб, называемых мормироидами, обычно называют рыбами-слонами, потому что, несмотря на небольшие размеры, их удлиненные рты немного напоминают хобот. Они живут в мутных африканских водах, настолько плотных, что, чтобы найти друг друга, им нужны кратковременные электрические заряды. Импульсы электрического выхода и умственные способности, необходимые для анализа этих импульсов, требуют много энергии. Рыбы-слоны, возможно, отдали приоритет расходу своих запасов энергии на поиск самок, а затем на другие способы доставки спермы в яйцеклетку.

И внутри этой теории очень много вопросов.

Члены Лаборатории электрических рыб МГУ будут работать над подтверждением гена, который, по их мнению, блокирует развитие хвоста сперматозоида. Один из способов проверить это — изолировать ген и вставить его в другой вид рыб с традиционно извивающейся спермой, чтобы посмотреть, исчезнут ли эти хвосты. Исследователи также разработали способ измерения дыхания, чтобы определить, сколько энергии рыба экономит, уничтожая хвосты сперматозоидов.

И группа считает, что вопросы выходят за рамки рыбьей спермы. Жгутиков много на нашем древе жизни, в том числе и в сперме людей. Жгутики связаны с другим бьющимся придатком, называемым ресничками, которые представляют собой более короткие волосоподобные структуры, которые также двигаются.

«Интересно, что реснички заставляют биологический мир вращаться: жгутики на самом деле — это просто очень длинные реснички и множество одинаковых частей», — сказал Галлант.

И здесь на сцену выходят как здоровье человека, так и гендерные нормы.

Генетическое заболевание человека, называемое первичной цилиарной дискинезией (ПЦД), приводит к хронической респираторной инфекции, аномальному расположению органов, жидкости в мозгу и бесплодию, и все это связано с отсутствием нормально функционирующих ресничек и жгутиков. Ген, на котором сосредоточилась команда Галланта, по-видимому, является одним из нескольких факторов PCD, однако он отмечает, что это интригует: мормироиды кажутся здоровыми и нормальными, за исключением бесхвостых сперматозоидов. Лучшее понимание функции этого гена у рыб могло бы стать еще одной частью головоломки PCD для понимания проблем со здоровьем человека.

И поскольку рыба, которая размножается с помощью спермы, которая не плавает, вызывает недоумение, исследователи выясняют, почему рыбы-слоны далеки от традиционалистов. В рамках исследовательского проекта студенты будут изучать одну из менее известных историй биологии.

«Что интересно в этом гранте, так это то, что мы работаем с биологией, которая переворачивает наши предположения с ног на голову», — сказал Галлант. «Как люди, мы предполагаем, что самцы запрограммированы быть удобрением. Женщины являются пассивными реципиентами спермы. Но эти сперматозоиды не умеют даже плавать – у них также маленькие семенники, поэтому они не могут конкурировать с другими самцами.