Ученые выяснили, когда появилась сперма

Ученые установили, что ген, необходимый для производства сперматозоидов, возник около 600 миллионов лет назад и является общим для всех более или менее эволюционно продвинутых животных.

Сперматозоиды "атакуют" яйцеклетку. Фото с сайта bio.sunysb.edu

Работа исследователей опубликована в журнале PLoS ONE.

Процесс образования сперматозоидов у самых разных живых организмов протекает по более или менее общей схеме. Ученые предполагали, что он должен находиться под контролем генов, возникших в эволюции только один раз, однако до сих пор у исследователей не было однозначных доказательств в пользу такой гипотезы.

Авторы новой работы провели генетический анализ животных, отстоящих очень далеко друг от друга на эволюционной лестнице. В их геномах искали последовательности ДНК, характерные для присутствующего у человека гена DAZ и его более древних вариантах BOULE и DAZL, найденных у других организмов. У людей мутации в гене DAZ приводят к бесплодию у мужчин (мутантный ген является причиной от 10 до 15 процентов всех случаев мужской стерильности).

Специалисты проверили на наличие "нужных" последовательностей представителей всех основных филогенетических групп организмов, в частности хордовых (человек, мышь, курица, акула), оболочников (асцидии), головохордовых (ланцетник), иглокожих (морской еж), полухордовых (кишечнодышащее существо Saccoglossus kowalevskii), губок, членистоногих, моллюсков.

Ученые обнаружили последовательности, сходные с последовательностью гена BOULE, у животных из множества групп организмов, включая кишечнополостных, ветвь которых отделилась от ветви, ведущей к человеку, около 600 миллионов лет назад. Ген BOULE не был найден у растений, грибов и губок (авторы отмечают, что отсутствие "нужной" последовательности у губок может объясняться тем, что единственный частично расшифрованный геном губки Amphimedon queenslandica неполон).

Специалисты показали, что этот ген задействован в сперматогенезе, а не в других процессах, проверив, где именно синтезируется кодируемый этим геном белок в организме мышей. Исследователи выяснили, что белок присутствует только в яичках, а при внесении мутации в ген BOULE здоровые самцы мыши не могли оставить потомство.

Недавно другой коллектив исследователей опубликовал еще одну интересную работу, касающуюся биологии сперматозоидов. Ученые объяснили, почему эти клетки обычно стремятся плавать по кругу.

Сперматозоиды дрозофилы. Фото с сайта conncoll.edu

Специалисты давно обратили внимание на необычный способ перемещения сперматозоидов. До сих пор предполагалось, что они "нарезают круги" из-за хаотических биений жгутика. Авторы новой работы разработали математическую модель перемещений сперматозоидов и установили, что склонность к плаванию по кругу начинает проявляться у них только в среде с определенной вязкостью — клетки попадают в своеобразную ловушку, из которой не могут выбраться.

Таким образом, траектория движения половых клеток определяется именно свойствами окружающей их жидкости. Для столь маленьких "пловцов", какими являются сперматозоиды, даже небольшие отклонения характеристик окружающей среды оказывают существенное воздействие — "обычная" вода уже является для них достаточно вязкой средой.