Beveik visi gyvūnai dauginasi išgyvendami vienaląstį savo gyvenimo ciklo etapą, kuriame dalyvauja dviejų tipų lytinės ląstelės – arba gametos. Kiaušinėliai yra didesnės ląstelės, turinčios genetinę medžiagą ir išteklius ankstyvam vystymuisi, o sperma perneša genetinę medžiagą iš vieno kūno, suranda kiaušinėlį ir susijungia su juo, kad susidarytų apvaisinta zigota.
„Sperma yra mechanizmas, leidžiantis gyvybei pereiti iš vienos kartos į kitą“, – aiškina Kembridžo universiteto mokslininkas Arthuras Matte. – Joje išlikę daugiau nei 700 milijonų metų evoliucijos pėdsakai, ir ji greičiausiai yra susijusi su pačių gyvūnų kilmės istorija. Mes norėjome atkurti tą ilgą evoliucijos istoriją, kad suprastume, iš kur atsirado sperma.“
A. Matte ir jo kolegos panaudojo atvirų mokslinių tyrimų duomenų rinkinius, kuriuose buvo informacija apie baltymus, sudarančius 32 gyvūnų rūšių, įskaitant žmones, spermą. Tada jie sujungė šiuos duomenis su 62 organizmų, įskaitant kai kurias su gyvūnais susijusias vienaląsčių grupes, genomais, leidžiančiais atsekti spermos įvairovę gyvūnų linijose.
Jie nustatė, kad „spermos rinkinys“, sudarytas iš maždaug 300 genų šeimų, sudarė paskutinės visuotinės bendros spermos pagrindinį genomą.
„Mes pastebėjome, kad daugelis spermos mechanizmų buvo smarkiai patobulėję dar prieš atsirandant daugialąsčiams gyvūnams, gerokai anksčiau nei pati sperma“, – sako A. Matte. Tai rodo, kad spermos mechanizmas, „žiuželis, stumiantis vieną ląstelę“, buvo išsivystęs dar prieš atsirandant daugialąsčiams gyvūnams, teigia jis.
Tai reiškia, kad mūsų tolimieji protėviai kažkada buvo vienaląsčiai, plaukioję vandenyne, o spermos mechanizmas pirmą kartą susiformavo plaukiojančiame vienaląsčiame protėvyje, dar gerokai prieš atsirandant gyvūnams.
„Kai gyvūnai išsivystė į daugialąsčius ir išvystė ląstelių specializaciją, jie nesukūrė spermos iš naujo: jie pakartotinai panaudojo šių plaukiojančių protėvių kūno planą kaip spermos pagrindą, – teigia A. Matte. – Kitaip tariant, sperma nėra naujas daugialąsčių gyvūnų išradimas. Ji sukurta remiantis vienaląsčio kūno planu, pritaikytu reprodukcijai.“
Tyrimas taip pat atskleidė, kad inovacijos, kurios lėmė didžiulę šiuolaikinių spermatozoidų įvairovę, daugiausia pakeitė ląstelės galvutę, o uodega nuo bendro protėvio beveik nepasikeitė.
Yra daug skirtingų apvaisinimo būdų: kai kurie spermatozoidai susitinka su kiaušinėliais organizmo viduje, o kiti plaukioja atviroje jūroje, pasakoja tyrėjų komandos narė Adria LeBoeuf, taip pat dirbanti Kembridžo universitete. „Kiaušinėlio paieška skirtingose aplinkose bus skirtinga ir reikalaus skirtingų mechanizmų, – teigia ji. – Bet kur bebūtum, vis tiek reikės plaukti, todėl uodega yra gana konservatyvi.“
„Tai puikus pavyzdys, kaip evoliucija veikia, pertvarkydama tai, kas yra, o ne išradinėdama mechanizmus iš naujo“, – sako Jenny Graves iš La Trobe universiteto Australijoje.
Tyrimas publikuotas „Biorxiv“.
Parengta pagal „New Scientist“.