Жуки развили свою сперму так, чтобы она самостоятельно приспосабливалась к повышающимся температурам

Виды могут перестать размножаться из-за повышения температур. Но некоторые, наоборот, благодаря пластичности спермы и яйцеклеток спокойно выживут. Например, жуки разработали сложные механизмы для размножения, несмотря на увеличивающуюся температуру, — согласно новому исследованию из Университета Восточной Англии.

У жуков обоих полов развились механизмы, которые позволяют их сперме и яйцеклеткам быстро справляться с возрастающим изменением температуры окружающей среды. Исследовательская группа говорит, что результаты помогут видам защитить себя от изменения климата.

Повышающиеся и более изменчивые глобальные температуры создают проблемы для биоразнообразия — особенно для воспроизводства, которое является термически чувствительным. Функция сперматозоидов и яйцеклеток является ключом к продолжению жизни, и у большинства видов они должны функционировать в очень изменчивой среде. Например, это сперма рыб, попадающая в море, или яйца, откладываемые насекомыми на растениях.

Мы уже знаем, что температура сильно влияет на функцию сперматозоидов и яйцеклеток, и наше предыдущее исследование показало, что тепловые волны повреждают сперму и мужскую фертильность у насекомых. Мы хотели узнать больше о том, как эти важные репродуктивные клетки справляются с изменчивостью окружающей среды.

Ведущий исследователь, профессор Мэтт Гейдж из Школы биологических наук UEA

Исследовательская группа использовала хрущака малого булавоусого (Tribolium castaneum) в качестве модели, чтобы понять влияние более теплой и прохладной среды на репродукцию. Большинство животных являются «хладнокровными», поэтому изменения их термальной среды влияют на целый ряд биологических функций, включая функцию сперматозоидов и яйцеклеток, а также репродукцию.

В исследовании изучалось, как тепловые изменения влияют на развитие сперматозоидов и яйцеклеток и могут ли оба пола жуков производить сперму и яйца, соответствующие окружающей среде, в которой они собирались жить, оплодотворяться и развиваться в потомстве.

Их первое открытие состояло в том, что размеры сперматозоидов и яйцеклеток быстро менялись в зависимости от температуры, в которой их вырабатывала взрослая особь. В более теплых условиях сперма становилась меньше, а яйцеклетка — больше.

Этот противоположный результат был интересным открытием, поскольку предполагал, что происходит нечто более сложное, чем один метаболический ответ обоими типами клеток в одном направлении. Поэтому исследователи провели эксперименты по пересадке, чтобы увидеть, как взрослые, выращенные для производства сперматозоидов и яйцеклеток при одной температуре, производят при той же согласованной температуре или при другой несоответствующей. Проще говоря, они выращивали взрослых в теплой или жаркой среде, а затем измеряли репродуктивную способность сперматозоидов и яйцеклеток в этой среде.

В целом наши результаты показали, как мы уже знаем, что в более жарких условиях воспроизводства было намного труднее достичь. Но, что интересно, мы нашли четкие доказательства адаптивной пластичности в развитии и функционировании сперматозоидов и яйцеклеток, которые позволили повысить производительность в более жарких условиях.

Ведущий исследователь, профессор Мэтт Гейдж из Школы биологических наук UEA

Как сперма, так и яйцеклетки в более горячей среде с температурой 38 °C показали себя намного лучше по сравнению со спермой и яйцеклетками, выращенными в более прохладной среде с температурой 30 °C. Исследователи обнаружили обратное отношение активности и жизнеспособности для яйцеклеток и сперматозоидов, полученных в более прохладной среде с температурой 30 °C.

В более жарких условиях эксперименты показали, что это адаптивное тепловое сопоставление позволило серьезно улучшить репродукцию. Мужские особи могут удвоить свой репродуктивный успех, а женские — на 33% по сравнению с репродукцией в несоответствующих средах.

Так ученые нашли доказательства того, что любые особи приспосабливают что-то внутри своих сперматозоидов и яйцеклеток. Это позволяет им функционально согласовывать свою текущую тепловую среду с неизбежной репродуктивной средой. Они могут делать это в течение нескольких дней, подвергаясь воздействию другой температуры.

Все это имело эволюционный смысл, поскольку функции сперматозоидов и яйцеклеток зависят от температуры, а у большинства видов сперматозоиды и яйцеклетки работают в различных условиях, особенно в отношении температуры.

Ученые еще точно не знают, как работают эти механизмы, которые могут включать функциональные изменения в биологии сперматозоидов и яйцеклеток или быстрое эпигенетическое перепрограммирование для оптимизации оплодотворения и развития эмбрионов. Но работа показывает, что виды могут нести новые механизмы для буферизации себя различными способами против изменения климата.

Подписывайтесь
на наши каналы в Telegram

«Хайтек»новостионлайн

«Хайтек»Dailyновости 3 раза в день

Первая полоса
Ученые впервые наблюдали, как орангутанг занимается самолечением
Наука
SpaceX не смогла скрыть полет ракеты над Россией: в сети публикуют фото
Космос
Зонд «Эйнштейн» показал первую партию редких космических фото
Космос
Миссию по доставке образцов с загадочной стороны Луны запустили в Китае
Наука
Ученые подтвердили ключевые события из Библии
Наука
Недалеко от нас есть планета, где ветер дует быстрее пули
Космос
Найден необычный способ бороться с хроническим стрессом
Наука
Посмотрите на самый редкий торнадо, который пронесся над США
Наука
Над Землей пролетел астероид, который вращался быстрее всех остальных
Космос
Ученые показали лицо женщины, которая жила 75 000 лет назад
Наука
Анализ генов показал, как древние водоросли вышли на поверхность планеты
Наука
Древняя технология поможет вырастить растения на Марсе, считают ученые
Космос
Физики из MIT добились рекордной близости между атомами для квантовых исследований
Наука
В Германии на ветряную электростанцию впервые установили деревянные лопасти
Новости
Инженеры разработали искусственную пиявку для безболезненного забора крови у детей
Наука
Solar Orbiter запечатлел «пушистую» корону Солнца в завораживающих деталях
Космос
Китай отправляет миссию на обратную сторону Луны: как смотреть онлайн
Космос
ИИ нашел асимметрию материи и антиматерии на Большом адронном коллайдере
Наука
TikTok вернулся в Россию? Что известно прямо сейчас
Новости
В Японии разработали устройство 6G, которое передает данные со скоростью 100 Гбит/с
Новости