Óriás spermium nyomaira bukkantak egy ősmaradványban

A hím állatok különféleképpen - színpompás tollazattal, nagy agancsokkal, csábító násztánccal - igyekeznek meghódítani a nőstényeket. Ez a taktika általában be is válik, ha a nőstény csak a legrátermettebbnek kinéző hímmel párosodik. Sok nőstény azonban nem elégszik meg egy nemi partnerrel, és ilyenkor előfordulhat, hogy nem a "legkiválóbb" hím lesz az apa. Az evolúció azonban erre is talált megoldást: bizonyos fajokban a spermiumok mérete jelentősen megnövekedett, és a nősténybe jutó hímivarsejtek közül általában a legnagyobbak termékenyítik meg a petesejteket. Egy nemzetközi kutatócsoport most fölfedezte egy ősmaradványban, hogy a spermiumok növekedése már sok millió éve lezajlott.

A spermiumaikkal (vagy spermiumaikkal is) vetekedő hímek sok energiát fektetnek a hímivarsejtjeik előállításába. Azért, hogy sikeresen örökítsék át genetikai anyagukat, a hímivarsejtjeik nagysága jelentősen megnőtt a testméretükhöz képest az evolúció folyamán. Az emberi spermiumnak például 40 méter hosszúnak kellene lennie, ha a kis muslica, a Drosophila bifurca spermiumának a testhosszához viszonyított arányát vesszük alapul. E rovar hímjei csupán pár milliméteresek, de majdnem 6 centiméter hosszú spermiumokat termelnek. Sok más élőlénynél is ismerünk ilyen óriás spermiumokat. Közéjük tartoznak az úgynevezett kagylósrákok (Ostracoda) is. Ezek a parányi vízi rákok jellemzően egy-két milliméteresre nőnek, és testüket a kagylóhéjhoz hasonló, meszes páncél veszi körül. Hímivarsejtjeik hossza azonban elérheti akár a testhosszuk tízszeresét is.

Ez a védőpáncél rendkívül jól fosszilizálódik, ezért a kagylósrákok a leggyakrabban megtalálható ősmaradványok közé tartoznak, egyesek akár 450 millió évesek is lehetnek. Ezek közül az ősmaradványok közül vett néhányat alaposan szemügyre az a nemzetközi kutatócsoport, amelyet Renate Matzke-Karasz, a müncheni Ludwig-Maximilians-Universität (LMU) paleontológusa vezetett. A szinkrotron röntgen-holotomográfiának nevezett egészen különleges képalkotó eljárással vizsgálva az ősmaradványok megőrzött lágy belső szerveinek szerkezete is föltárult a kutatók szeme előtt.

Natural History Museum London/Renate Matzke-Karasz

Balra egy kagylósrák-fosszília (Harbinia micropapillosa) pásztázó elektronmikroszkópos képe, jobbra pedig az ősmaradvány szinkrotron holotomográffal készült virtuális keresztmetszete látható. A bal oldali piros nyíl a megőrzött nyelőcsőre, a jobb oldali pedig a spermiumok tárolására szolgáló ondóhólyagra mutat. (A londoni Természettudományi Múzeum és Renate Matzke-Karasz szívességéből)

A krétából származó mikrofosszíliákban a kutatók megpillantották azoknak a szerveknek a maradványait, amelyek az óriás spermiumok átadásához szükségesek. Mivel a ma élő kagylósrákok még mindig hasonló óriás spermiumokat termelnek, és ugyanazokkal a szervekkel juttatják át őket a nősténybe, mint 100 millió éve, ezért nyugodtan ki lehet jelenteni, hogy ez a megkülönböztető jegy csupán egyszer fejlődött ki az evolúció folyamán, mondta Matzke-Karasz. Úgy látszik, hogy ez evolúciósan sikeres szaporodási stratégia, még akkor is, ha rendkívül nagy befektetést követel mindkét nem képviselőitől.

Hogyan férnek el az óriás spermiumok az apró állatokban?

Az óriás spermiumokat termelő állatok talán legszélsőségesebb példája - a szövegben is említett - Drosophila bifurca. A hozzávetőleg 3 mm hosszú hím ivarszervei az állat testének majdnem harmadát foglalják el. A hím heréje eléri a 6 cm-es hosszúságot. Természetesen az állatban rendkívüli mértékben "összehajtogatva", sok kanyarulatot leírva fér csak el. A hímek - a "normális" méretű hímivarsejteket termelő állatokkal ellentétben - nagyon kevés spermiumot termelnek, rendkívül nagy energia-befektetéssel. Egy-egy petesejt megtermékenyítésére átlagban csupán 6 spermium jut, szemben az átlagos fajok sok száz vagy sok ezer spermiumával. (Végül itt is csak egyetlen spermium termékenyíti meg a petét, akárcsak a többi faj esetében.) A hímben termelt spermiumok még a heréből kilépés előtt igen szorosan összecsavarodnak és az ondótartályban tárolódnak, amíg el nem érkezik a megtermékenyítés ideje. A párzás után a spermiumok a nőstény szintén nagyon hosszú ivarvezetékén át jutnak el a petékhez - ez alatt játszódhat le némi versengés a spermiumok között -, és a "győztes" 6 cm-es spermiumnak végül csak a kevesebb mint 3 mm-es feji része jut be az átlagosnál szintén jóval nagyobb és sokkal kisebb számban termelődő petesejtbe.

Science/AAAS