Znajdź zawartość

Samice w populacjach z wyższym wskaźnikiem wsobności są bardziej promiskuityczne, by wyeliminować plemniki od niekompatybilnych genetycznie samców. Spółkują z wieloma partnerami, by wybrać jak najlepszą spermę, choć tylko jeden samiec gwarantuje zapłodnienie, a promiskuityzm może mieć niekorzystne, nawet śmiertelne, dla samicy skutki. Naukowcy z Uniwersytetu Wschodniej Anglii (UEA) wybrali do badań trojszyki gryzące (Tribolium castaneum). Zauważono, że w populacjach, gdzie nie ma chowu wsobnego, sukces reprodukcyjny był podobny, bez względu na to, czy samica spółkowała z jednym, czy z pięcioma samcami. Kiedy jednak wsobność występowała, w przypadku samic kopulujących z tylko jednym samcem liczba przeżywającego potomstwa spadała o 50%. Samice współżyjące z 5 partnerami były w stanie przywrócić wskaźnik przeżywalności z populacji bez chowu wsobnego. Entomolodzy z UEA sprawdzali, czy zaobserwowane zjawisko da się wyjaśnić niepłodnością samców, ale samce z chowu wsobnego były tak samo płodne jak samce niewsobne. Efekt zależał więc od genetycznego niedopasowania między samicami i samcami, które staje się powszechne w populacji z narastającym chowem wsobnym. Wyniki badań demonstrują, że samice dysponują mechanizmem odfiltrowania najbardziej kompatybilnej spermy, by uzyskać bardziej żywotne potomstwo. W ramach eksperymentu celowo doprowadzono do efektu wąskiego gardła, czyli zmniejszenia różnorodności genetycznej oraz zmiany częstości alleli. Ustalono, że po 15 pokoleniach samice trojszyków gryzących zaczęły zmieniać wzorce spółkowania i stały się o wiele bardziej promiskuityczne. Na razie nie wiadomo, w jaki sposób samice odfiltrowują najbardziej kompatybilną spermę. Mogą spółkować częściej i pozwalać, by wygrały najlepsze plemniki (pod warunkiem że wygrywająca sperma pochodziłaby od samców, które uniknęły wpływu depresji wsobnej, czyli obniżenia odporności na choroby czy płodności, wskutek nagromadzenia niekorzystnych alleli recesywnych). Inne wyjaśnienie jest takie, że do kopulacji samice wybierają, np. na podstawie wskazówek węchowych, mniej spokrewnione samce i tworzą sobie coś w rodzaju banków spermy. Sądzimy jednak, że [interesujący nas] proces zachodzi najprawdopodobniej na poziomie gamet, ponieważ samice spółkują z większością napotkanych samców i do zapłodnienia przechowują tylko niewielką część dostarczonej przez partnerów spermy. Wiemy, że systemy rozpoznawania plemnik-komórka jajowa istnieją, by uniknąć zapłodnienia przez niespokrewnione gatunki; tutaj spełniałyby one równoległą funkcję, zapobiegając zapłodnieniu przez zbyt blisko spokrewnione samce – tłumaczy prof. Matthew Gage.

Zachowanie samic wpływa na jakość i liczebność plemników u ich partnerów. Jeśli uprawiają one seks z wieloma osobnikami (promiskuityzm), samiec musi ulepszyć swoją spermę, by móc zwyciężyć z resztą konkurentów. Uda mu się to tylko wtedy, gdy jego plemniki będą większe i szybsze (Proceedings of the National Academy of Sciences). Naukowcy z McMaster University w Hamilton badali ryby z jeziora Tanganika. Pomysł, że plemniki ewoluują wskutek współzawodnictwa samców, nie jest nowy, lecz do tej pory dysponowano niewieloma dowodami na potwierdzenie tej tezy. Zauważyliśmy, że samce gatunków promiskuitycznych wytwarzają większe i szybsze plemniki niż samce gatunków monogamicznych – podsumowuje profesor Sigal Balshine. W ramach studium akademicy zebrali samce 29 blisko spokrewnionych gatunków ryb z zambijskiego wybrzeża jeziora Tanganika. Przyjrzeli się zależnościom między promiskuityzmem a właściwościami plemników, a następnie posłużyli się symulacją komputerową, która miała zobrazować kierunki ewolucji spermy. Nasze analizy potwierdziły, że plemniki stały się bardziej rywalizujące tuż po zmianie zachowań reprodukcyjnych z monogamicznych na bardziej "rozwiązłe". Pierwszym krokiem na drodze do uzyskania konkurencyjnych plemników była zmiana ilości wytwarzanej energii. Podobnie jak mechanik może sprawić, by samochód jechał szybciej, montując lepszy silnik, ewolucja także wzięła na pierwszy ogień maszynerię napędzającą ruch plemników – podkreśla szef zespołu John Fitzpatrick.

Samce gatunków zwierząt praktykujących promiskuityzm (spółkowanie z kilkoma partnerami), które współżyją z samicą jako drugie lub ostatnie, są ojcami największej liczby młodych. Dzieje się tak w przypadku większości owadów. Do gatunków, w których drugi samiec zyskuje najwięcej, należą strąkowcowate, muszki owocowe, pasożytnicze osy oraz motyle, a wśród ssaków naczelne i wiewiórki ziemne. Czemu ostatni jest zwycięzcą? Można to częściowo wyjaśnić współzawodnictwem spermy. Drugi samiec produkuje większe ilości spermy lub jego plemniki zwalczają plemniki poprzednika w drogach rodnych samicy. Wiele zwierząt dysponuje też różnymi metodami usuwania spermy rywala. Niektóre ważki mają na przykład na penisach specjalne wąsy, które jak szczotka wymiatają spermę poprzedniego partnera. Biolodzy ewolucyjni z University of Exter, David Hosken oraz David Hodgson, przedstawili jeszcze jedno wyjaśnienie. Przewertowali literaturę tematu w poszukiwaniu dowodów na to, że ejakulat pierwszych samców może zwiększać szanse następnego samca na zapłodnienie. Drogi rozrodcze samicy są środowiskiem wrogim dla plemników. Znajdują się tu komórki układu odpornościowego, w dodatku pochwa ma kwaśny odczyn. Dlatego wiele gatunków produkuje olbrzymią liczbę plemników, a tylko niewielki ich odsetek dociera w pobliże jaja. U ssaków w ejakulacie występuje kilkaset milionów plemników, a w okolice gamety męskiej dociera ok. 0,0001%. Sperma ma szereg właściwości, które pomagają sforsować wrogie warunki panujące w pochwie. Obrazowo rzecz ujmując, ejakulat pierwszego samca przeciera szlak. Ginie wiele plemników. Sperma drugiego partnera trafia na o wiele lepsze warunki. Samiec ten zużywa mniej energii, a w dodatku wytwarza więcej spermy. To pozwala mu zdeklasować rywala w wyścigu zmierzającym do zapłodnienia jaja. To rodzaj pasożytowania jednego samca na drugim — mówi Hosken. Kilka badań na owadach wykazało, że jeśli zwiększa się czas oddzielający seks uprawiany z każdym z partnerów, zmniejszają się korzyści osiągane przez drugiego z kolei. Fakt ten stanowi wsparcie dla forsowanego przez biologów wyjaśnienia zjawiska "gdzie dwóch spółkuje, tam drugi korzysta". Teraz Hosken chce przetestować swoją hipotezę na świerszczach, które przytwierdzają "pakieciki" ze spermą na odwłoku samicy. Czasem przytwierdzania można zaś z łatwością manipulować. Zainteresowanych eksperymentami odsyłamy do aktualnego wydania Journal of Theoretical Biology.