Репродуктивная система остракод не изменилась за сто миллионов лет
Китайские палеонтологи обнаружили кусок мелового бирманского янтаря возрастом около 100 млн лет с группой пресноводных рачков-остракод одного вида. У некоторых особей ученым удалось разглядеть прекрасно сохранившиеся половые придатки, а также гигантские сперматозоиды, которые стали древнейшей известной находкой спермы животных в ископаемом состоянии. Судя по остракодам из бирмита, половая жизнь этих рачков нисколько не изменилась за прошедшее время.
Репродуктивная система остракод не изменилась за сто миллионов лет
25.09.2020 • АЛЕКСАНДР ХРАМОВ • ПАЛЕОЭНТОМОЛОГИЯ, ЭВОЛЮЦИЯ • КОММЕНТИРОВАТЬ
Рис. 1
. Кусок бирманского янтаря с группой остракод, вид с одной и с другой стороны (a, b). c, j — двукрылые Atriculicoides (Ceratopogonidae) и Protragoneura (Mycetophilidae), присутствующие в том же куске янтаря. d, e, f, g, h, i, k, l — различные изученные экземпляры остракод, оптические фотографии и микротомографические изображения. Длина масштабного отрезка — 100 мкм. Изображение из обсуждаемой статьи в Proceedings of the Royal Society B
Китайские палеонтологи обнаружили кусок мелового бирманского янтаря возрастом около 100 млн лет с разнополой группой пресноводных рачков-остракод одного вида. У некоторых особей ученым удалось разглядеть прекрасно сохранившиеся половые придатки, а также гигантские сперматозоиды, которые стали древнейшей известной находкой спермы животных в ископаемом состоянии. Тщательное исследование при помощи микроскопов и микротомографов показало, что половая система найденных рачков была устроена практически так же, как у них современных сородичей. Судя по остракодам из бирмита, половая жизнь этих рачков нисколько не изменилась за прошедшее время.
Мы привыкли, что самки инвестируют в размножение гораздо больше ресурсов, чем самцы. Одно дело — расстаться с кучкой сперматозоидов во время полового акта, и совсем другое — сформировать крупные яйца с запасом питательных веществ для будущих детенышей или же выносить этих детенышей в своем теле. Исключением из этого правила служат самцы ряда беспозвоночных, которые размножаются при помощи сравнительно немногочисленных гигантских сперматозоидов.
Среди жуков-оленей с самкой спаривается тот, кто лучше дерется, а среди кузнечиков — кто громче стрекочет. Но иногда одна самка вступает с половую связь с множеством партнеров, особо не оценивая их достоинства. В таком случае самцы не выясняют отношений напрямую — вместо них внутри самки это делают сперматозоиды, которые сражаются друг с другом как покемоны, выпущенные тренерами. И вот тут-то размер играет решающее значение — самые крупные сперматозоиды чисто механически оттесняют соперников от яйцеклетки. Но эта тактика имеет смысл только в компактной половой системе мелких организмов — у крупных животных, вроде птиц и млекопитающих, сперматозоидам приходится брать количеством (S. Immler et al., 2011. Resolving variation in the reproductive tradeoff between sperm size and number).
Гигантские сперматозоиды независимо возникали у различных беспозвоночных, таких как некоторые моллюски и плоские черви, но особенно часто они встречаются среди членистоногих. Например, у всем известной мушки Drosophila melanogaster — излюбленного объекта генетических опытов — длина сперматозоидов оставляет 1,76 мм, что в 300 раз длиннее человеческого сперматозоида. И это еще не предел — у другого вида дрозофил, D. bifurca, сперматозоиды в среднем имеют длину 58 мм — это в 20 раз длиннее, чем сам самец! Такие сперматозоиды-исполины — это почти столь же штучный и дорогостоящий продукт, как и яйца. Из-за того, что самцы мушки D. bifurca тратят на их производство массу ресурсов, они достигают половой зрелости за 17 дней (считая от последней линьки), тогда как самки этого же вида созревают всего за 7 дней (S. Pitnock et al., 1995. How long is a giant sperm?).
Дрозофила D. bifurca считается обладателем самых длинных сперматозоидов среди всех насекомых и животных вообще, а вот самые объемистые сперматозоиды среди насекомых имеются у зораптер (Zoraptera) — особого отряда мелких бескрылых тропических насекомых, внешне похожих на вшей. Энтомологи подсчитали, что трехмиллиметровые (в длину) сперматозоиды зораптеры Zorotypus impolitus за счет ширины головки почти в два раза превышают по объему длинные, но узкие сперматозоиды D. bifurca. Несколько таких сперматозоидов, которыми самец снабжает самку, полностью закупоривают ее половые пути, не оставляя шансов следующему претенденту (R. Fallai et al., 2014. Giant spermatozoa and a huge spermatheca: A case of coevolution of male and female reproductive organs in the ground louse Zorotypus impolitus (Insecta, Zoraptera)).
Помимо зораптер и двукрылых, гигантские сперматозоиды отмечались также у жуков, чешуекрылых и полужесткокрылых. Помимо насекомых, среди членистоногих размером своих сперматозоидов славятся остракоды — мелкие рачки с известковой раковинкой, которые повсеместно встречаются как в море, так и в пресной воде. Точнее говоря, гигантские сперматозоиды возникли у трех надсемейств остракод, объединяемых в подотряд Cypridocopina, к которому принадлежит большинство пресноводных видов. У одного из этих надсемейств, пресноводных Cypridoidea, сперматозоиды достигают в длину почти 12 мм, что в 7–10 раз длиннее тела самца (R. Matzke‐Karasz, 2005. Giant spermatozoon coiled in small egg: Fertilization mechanisms and their implications for evolutionary studies on ostracoda (crustacea)).
В отличие от гигантских сперматозоидов насекомых, большая часть длины которых приходится на хвост (жгутик), гигантские сперматозоиды остракод, по сути, представляют собой одну большую головку, вытянутую в виде длинной макаронины.
