Лишив мушек двух генов, ученые заставили насекомых испытать все прелести живорождения. Возможно, некоторые рыбы, пресмыкающиеся и земноводные стали живородящими из-за мутаций, считают биологи.
Сперма в запасниках
Самки многих видов насекомых не используют сперму сразу, а сохраняют ее в специальных семяприемниках до лучших времен. Плодовые мушки Drosophila melanogaster спариваются один раз в жизни и поэтому сохраняют сперму в специальной системе, состоящей из одного семяприемника и пары чашеобразных сперматеков.
Каждая «чаша» выстлана слоем секреторных клеток (SSC), точная функция которых ранее не была описана. «У ученых не было методологических возможностей манипуляции клетками, – пишут биологи из Нью-Йоркского университета. – Поэтому выяснить, что произойдет с насекомым, если его лишить SSC, не представлялось возможным».
Живородящие мушки
Исследователи под руководством Марка Сигала (Mark Siegal) из Нью-Йоркского университета (New York University) изучили функции этих загадочных клеток.
Для эксперимента они отключили два гена, которые работают только в секреторных сперматековых клетках мушек – Send1 и Send2. Предварительно биологи выяснили, что Send1 активен в секреторных клетках самок плодовых мушек всегда, а Send2 – только после появления в сперматеках семени. Правда, отключение этих генов не приводит к бесплодию, что свидетельствует о существовании генов, дублирующих функции Send1 и Send2.
В эксперименте, результаты которого появились в PLOS Biology, биологи «убили» все сперматековые секреторные клетки еще до появления самок на свет. Для этого авторы работы использовали белок, который запускает программируемую смерть (апоптоз) в зародышевых клетках – предшественницах сперматековых секреторных клеток.
Безсперматековых самок ученые подселили к самцам, в сперматозоиды которых был встроен ген зеленого флуоресцирующего белка. Благодаря светящемуся маркеру ученые смогли проследить за судьбой сперматозоидов, запасенных в сперматеках нормальных и экспериментальных мушек. Оказалось, что сперматеки трансгенных мушек в большинстве случаев остаются пустыми – после оплодотворения сперма не доходит до сперматеков, а остается в спермаприемнике.
Получается, что сперматековые клетки нужны самкам для транспортировки спермы в «хранилища». Более того, всего через сутки после спаривания у самок с блокированными генами Send1 и Send2 сперматозоиды слиплись и утратили подвижность. Правда, не погибли и сохранили способность к оплодотворению. Проследив за оплодотворением, ученые выяснили, что без сперматековых клеток яйца застревают внутри самки и не могут выйти наружу – личинки начинают развиваться «в утробе». Получается, что без генов Send1 и Send2 мушка превратилась в живородящее насекомое.
«У некоторых рыб, пресмыкающихся и земноводных живорождение могло возникнуть в результате небольшой мутации», – завершают авторы исследования статью о живородящих дрозофилах.
