Current Biology: Исследование брачного поведения показывает эволюцию влечения

Искры разлетаются, когда самка нематоды встречает своего товарища в чашке Петри. Выследив его по запаху, она подбегает к нему и беременеет через несколько мгновений после физического контакта. А вот с гермафродитами — крошечными круглыми червями — дело обстоит совсем иначе.

Анатомически являясь самкой, но способной к самооплодотворению за счет собственного запаса спермы, гермафродиты совершенно не заинтересованы в спаривании — до тех пор, пока их запасы спермы не иссякнут. Только тогда они начинают искать самцов.

В таких ранее неизвестных деталях микроскопических брачных ритуалов могут скрываться ключи к более глубокому пониманию генетических механизмов влечения, говорится в новом исследовании, опубликованном в журнале Current Biology. Полученные результаты не только заполняют существенные пробелы в знаниях о ключевом модельном организме, но и проливают новый свет на эволюцию репродуктивных стратегий.

Биологи только начинают изучать эволюцию поведения, и поведение ухаживания — одно из самых ярких явлений, — говорит нейробиолог из Рокфеллера Кори Баргманн.

Мы изучили брачные ритуалы нематод, чтобы лучше понять, как поведение меняется у разных видов.

Самки нематод

Нематоды, которых обычно называют круглыми червями, представляют собой разнообразную группу организмов, встречающихся практически в любой среде обитания на Земле. Среди немногих видов есть гермафродиты, способные к самооплодотворению. Команда Баргманна решила сравнить стратегии гермафродитов и негермафродитов из рода Caenorhabditis.

Все эти животные выглядят одинаково, — говорит Маргарет Эберт, ведущий автор исследования и научный сотрудник лаборатории Баргманна.

Но они по-разному используют свою нервную систему, что приводит к совершенно различному брачному поведению.

Исследователи начали с наблюдения за взаимодействием самцов и самок Caenorhabditis.

Мы почти ничего не знали о поведении самок, — говорит Баргманн.

Прежде чем изучать гермафродитов, первым вопросом было, что делают самки.

Команда отметила три варианта брачного поведения самок нематод: они отслеживают самцов по запаху, прекращают движение при физическом контакте с самцом и открывают вульву, чтобы облегчить спаривание.

Самка — образец эффективности, — говорит Эберт.

Она демонстрирует сильное стремление найти пару и, вступая в контакт, сотрудничает. Уже через минуту после встречи с самцом она беременна.

Одним из самых удивительных открытий стало то, что самка отслеживает самца по запаху. «Мы не знали об этом», — говорит Баргманн. „Обычно считается, что самцы выбирают самку“.

Гермафродитные нематоды

Затем команда обратилась к близкородственным гермафродитам Caenorhabditis. Эти нематоды начинают свою жизнь с комплекта сперматозоидов и яйцеклеток и не выслеживают самцов по запаху. Напротив, они активно избегают спаривания, а когда самцы делают попытку, «это как бык на родео», — говорит Эберт.

Они делают рывковые движения, чтобы сбросить самца и убежать.

Но с возрастом гермафродиты продолжают производить яйца и перестают вырабатывать сперму, в результате чего у них остаются гаметы, которые они не могут оплодотворить самостоятельно. Внезапно самцы нематод становятся привлекательными.

Как только у них заканчивается сперма, они переключаются, — говорит Баргманн.

Дело не в том, что гермафродиты забыли, для чего нужны самцы. Они просто маскируют это поведение на протяжении части своей жизни, а затем раскрывают его в более позднем возрасте, демонстрируя поразительный уровень поведенческой гибкости.

Такая гибкость в спаривании имеет эволюционный смысл. С точки зрения биологической пригодности, любое животное должно стремиться к максимальному увеличению своего вклада в генофонд. Пока гермафродиты могут самостоятельно производить потомство, у них нет стимула смешиваться с самцами. Но как только они становятся неспособны к этому, эволюционно стратегически важным становится спаривание и производство потомства, содержащего хотя бы половину их генетического материала. Команда подозревает, что присутствие спермы или семенной жидкости действует как своего рода регулятор, сигнализируя о том, что брачное поведение должно быть приостановлено.

Полученные результаты представляют собой фундаментальный шаг к ответу на самые основные вопросы о том, как животные эволюционируют, чтобы оптимизировать передачу своей ДНК.

Наши результаты добавляют еще один кусочек к этой головоломке, — говорит Баргманн.

Эти виды меняют свой подход, чтобы максимизировать общее количество генов, которые они могут передать следующему поколению. Как будто гермафродиты прочитали учебник по генетике и задались вопросом: «Как я могу максимизировать свою приспособленность».

14.03.2024