Разные сперматозоиды от одного отца несут разные гены?

Однако шведские ученые провели исследование, которое ставит данное утверждение под большой вопрос. Ученые исследовательской группы Симоны Иммлер (Simone Immler) из Уппсальского университета работали с рыбами данио-рерио (Danio rerio, стандартный модельный организм в биологических исследованиях) и показали, что в одном эякуляте сосуществуют разнокачественные когорты сперматозоидов, которые различаются по эффектам на приспособленность потомства.

Ученые разделили сперму на две когорты: в первой (которую обозначали аббревиатурой SAT — short activation time) сперматозоидам сразу же давали возможность оплодотворить икру, во второй (LAT — long activation time) икру к сперматозоидам добавляли только после того, как 50% из них теряли подвижность. Для каждого участвующего в эксперименте самца этот момент выявлялся путем прямого наблюдения под микроскопом. При этом оказалось, что у разных самцов половина сперматозоидов теряла подвижность примерно за одно и то же время — 25 секунд, поэтому исследователи повторили опыты по упрощенному протоколу: когорту LAT составляла сперма возрастом 25 секунд после активации. Чтобы уравнять вероятность оплодотворения, в случае LAT на то же количество икры брали в два раза больше спермы. Кроме того, чтобы исключить возможное влияние эффекта старения яйцеклеток в обоих вариантах опыта использовали свежую икру, собранную не более чем за минуту до встречи со сперматозоидами.

Результаты опытов с разным способом отбора гамет (по доле сохранивших активность гамет и по времени после активации) оказались согласованы: мальки, порожденные «долгоиграющими» сперматозоидами, отличались повышенной выживаемостью в первые сутки, а взрослые самцы, выросшие из них, обладали спермой, более богатой сперматозоидами, которые, в свою очередь, были быстрее, чем у их братьев, порожденных SAT-спермой. Кроме того, через 8 часов после оплодотворения SAT-спермой в более чем 80% развивающихся икринок были обнаружены апоптические клетки (апоптоз — запрограммированная клеточная смерть) против 50% у LAT-спермы.

Исследователи также оценили репродуктивный успех самцов и самок, порожденных двумя вариантами спермы, при спаривании с рыбами, не участвовавшими в эксперименте. У дочерей экспериментальных рыб не было выявлено никакого значимого эффекта ни в числе выметанных яйцеклеток, ни в успешности оплодотворения. Однако у сыновей различия были: у самцов, порожденных LAT-спермой, успешность оплодотворения была выше на 4%, а спаривающиеся с ними самки выметывали на 20% больше икринок. Последний результат может показаться странным, однако у данио-рерио самки мечут икру в ответ на выметывание молок самцами и могут регулировать ее количество в ответ на «продуктивность» самца. У LAT-самок оказалось некоторое преимущество: их потомство лучше выживало, у самцов же различий между вариантами опыта обнаружено не было. Наконец, самцы и самки, порожденные LAT-спермой, оставляли больше нормально развивающихся яиц по сравнению с рыбками, порожденными SAT-спермой.

Таким образом, разные варианты сперматозоидов оказывают влияние на приспособленность и во втором поколении, однако эти эффекты проявляются в основном только у самцов. Теоретически, причина различий в приспособленности потомства, полученного от разных когорт сперматозоидов, может состоять как в генетических различиях между ними (за счет различий в ДНК), так и в эпигенетических (ДНК одинаковы, но некоторые участки модифицированы, например, метилированы). Однако авторы исследования считают, что различия между гаметами именно генетические.

По мнению исследователей, результаты исследования говорят о том, что у животных также теоретически возможен гаплоидный отбор. Ранее считалось, что он возможен только у растений, у которых наблюдается конкуренция пыльцевых зерен за прорастание на рыльце пестика (конкурировать между собой могут и зерна пыльцы одного растения), и эволюционисты давно изучают его роль в развитии адаптаций и накоплении груза вредных мутаций. Результаты исследования опубликованы в журнале PNAS.

Думаю, что если дальнейшие исследования подтвердят выводы шведских ученых, то это может означать огромный прорыв в генетике. Да, исследование проведено на рыбках. Но, поскольку механизм передачи генетической информации у рыб и у человека в общем то одинаков, то результаты этой работы с известной долей уверенности можно распространить и на homo sapiens.