Жуки развили свою сперму так, чтобы она самостоятельно приспосабливалась к повышающимся температурам

1 min


У жуков обоих полов развились механизмы, которые позволяют их сперме и яйцеклеткам быстро справляться с возрастающим изменением температуры окружающей среды. Исследовательская группа говорит, что результаты помогут видам защитить себя от изменения климата.

Повышающиеся и более изменчивые глобальные температуры создают проблемы для биоразнообразия — особенно для воспроизводства, которое является термически чувствительным. Функция сперматозоидов и яйцеклеток является ключом к продолжению жизни, и у большинства видов они должны функционировать в очень изменчивой среде. Например, это сперма рыб, попадающая в море, или яйца, откладываемые насекомыми на растениях.

Мы уже знаем, что температура сильно влияет на функцию сперматозоидов и яйцеклеток, и наше предыдущее исследование показало, что тепловые волны повреждают сперму и мужскую фертильность у насекомых. Мы хотели узнать больше о том, как эти важные репродуктивные клетки справляются с изменчивостью окружающей среды.

Ведущий исследователь, профессор Мэтт Гейдж из Школы биологических наук UEA

Исследовательская группа использовала хрущака малого булавоусого (Tribolium castaneum) в качестве модели, чтобы понять влияние более теплой и прохладной среды на репродукцию. Большинство животных являются «хладнокровными», поэтому изменения их термальной среды влияют на целый ряд биологических функций, включая функцию сперматозоидов и яйцеклеток, а также репродукцию.

В исследовании изучалось, как тепловые изменения влияют на развитие сперматозоидов и яйцеклеток и могут ли оба пола жуков производить сперму и яйца, соответствующие окружающей среде, в которой они собирались жить, оплодотворяться и развиваться в потомстве.

Их первое открытие состояло в том, что размеры сперматозоидов и яйцеклеток быстро менялись в зависимости от температуры, в которой их вырабатывала взрослая особь. В более теплых условиях сперма становилась меньше, а яйцеклетка — больше.

Этот противоположный результат был интересным открытием, поскольку предполагал, что происходит нечто более сложное, чем один метаболический ответ обоими типами клеток в одном направлении. Поэтому исследователи провели эксперименты по пересадке, чтобы увидеть, как взрослые, выращенные для производства сперматозоидов и яйцеклеток при одной температуре, производят при той же согласованной температуре или при другой несоответствующей. Проще говоря, они выращивали взрослых в теплой или жаркой среде, а затем измеряли репродуктивную способность сперматозоидов и яйцеклеток в этой среде.

В целом наши результаты показали, как мы уже знаем, что в более жарких условиях воспроизводства было намного труднее достичь. Но, что интересно, мы нашли четкие доказательства адаптивной пластичности в развитии и функционировании сперматозоидов и яйцеклеток, которые позволили повысить производительность в более жарких условиях.

Ведущий исследователь, профессор Мэтт Гейдж из Школы биологических наук UEA

Как сперма, так и яйцеклетки в более горячей среде с температурой 38 °C показали себя намного лучше по сравнению со спермой и яйцеклетками, выращенными в более прохладной среде с температурой 30 °C. Исследователи обнаружили обратное отношение активности и жизнеспособности для яйцеклеток и сперматозоидов, полученных в более прохладной среде с температурой 30 °C.

В более жарких условиях эксперименты показали, что это адаптивное тепловое сопоставление позволило серьезно улучшить репродукцию. Мужские особи могут удвоить свой репродуктивный успех, а женские — на 33% по сравнению с репродукцией в несоответствующих средах.

Так ученые нашли доказательства того, что любые особи приспосабливают что-то внутри своих сперматозоидов и яйцеклеток. Это позволяет им функционально согласовывать свою текущую тепловую среду с неизбежной репродуктивной средой. Они могут делать это в течение нескольких дней, подвергаясь воздействию другой температуры.

Все это имело эволюционный смысл, поскольку функции сперматозоидов и яйцеклеток зависят от температуры, а у большинства видов сперматозоиды и яйцеклетки работают в различных условиях, особенно в отношении температуры.

Ученые еще точно не знают, как работают эти механизмы, которые могут включать функциональные изменения в биологии сперматозоидов и яйцеклеток или быстрое эпигенетическое перепрограммирование для оптимизации оплодотворения и развития эмбрионов. Но работа показывает, что виды могут нести новые механизмы для буферизации себя различными способами против изменения климата.

Источник


Понравилось? Поделись с друзьями в соц-сетях!

B-MAG

Новые комментарии:

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

5 × 2 =

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.