La danza delicadamente educada entre los óvulos que disciernen y los espermatozoides en competencia es más complicada de lo que los científicos alguna vez creyeron. y puede contener secretos sobre la evolución de nuevas especies.

En un artículo publicado en la revista Naturalista estadounidense , El catedrático y profesor de Ciencias Biológicas Don Levitan investiga un misterio fundamental en nuestra comprensión científica de la reproducción sexual:¿compiten los espermatozoides y los óvulos tienen alguna opción?

Cuando se trata de erizos de mar al menos, la respuesta es sí.

Utilizando poblaciones de erizos de mar en la costa del Pacífico de Canadá, Levitan se propuso determinar el grado en que, entre los animales marinos que utilizan fertilización externa, los espermatozoides de varios machos compiten para fertilizar óvulos individuales. Los erizos de mar se consideran una buena especie modelo para los científicos, ya que buscan comprender mejor los organismos marinos porque los animales espinosos pueden inducirse fácilmente a desovar.

Eso los hace perfectos para el estudio de la fertilización y la compatibilidad.

"Los patrones de fertilización y la evolución de la compatibilidad reproductiva son procesos importantes para los organismos marinos, ", Dijo Levitan." Son mecanismos que pueden impulsar el desarrollo de nuevas especies, "

En naturaleza, Los erizos de mar liberan nubes de esperma y óvulos que fertilizan mientras flotan en el agua. En este estudio, Levitan indujo a los machos a desovar y luego recogió pequeñas parcelas de agua de mar, suficiente para que una población de espermatozoides interactuara inmediatamente con un óvulo, en jeringas llenas de decenas de óvulos no fertilizados.

Más tarde, Levitan realizó análisis de paternidad en los óvulos recién fertilizados para detectar el número de espermatozoides de machos individuales presentes en las muestras. Sus hallazgos desafiaron sus expectativas:los espermatozoides de varios machos competían para fertilizar óvulos individuales, y los huevos parecían estar eligiendo a su pareja preferida entre la multitud.

"Si bien esperábamos encontrar que los óvulos individuales generalmente encuentran esperma de un solo macho, Descubrimos que los óvulos a menudo se encuentran simultáneamente con el esperma de más de un macho en el breve intervalo entre el contacto con el esperma y la fertilización. ", Dijo Levitan." Esta es la primera evidencia de que los espermatozoides de diferentes machos compiten por el mismo óvulo, lo que indica una oportunidad para que los huevos tengan una opción ".

Cuando los espermatozoides suspendidos en el océano buscan una pareja favorable, dependen de una capa superficial de proteínas de reconocimiento para unirse a los huevos receptivos y fertilizarlos.

Según una comprensión tradicional de los procesos de selección, los espermatozoides con proteínas más efectivas deben seleccionarse sistemáticamente, mientras que los espermatozoides con proteínas menos efectivas, con su inferior aptitud para la fertilización, debe eliminarse rápidamente del acervo genético.

Sin embargo, A menudo ocurre que los espermatozoides con proteínas de reconocimiento menos efectivas tienen más probabilidades de fertilizar con éxito un óvulo.

"Es un poco desconcertante, "Dijo Levitan." Uno pensaría que dentro de una especie, siempre se debe seleccionar la proteína más compatible. Entonces, ¿por qué vemos una variación constante en la efectividad de estas proteínas en la población? "

La respuesta a esta pregunta podría encontrarse en una llamada y respuesta evolutiva entre los espermatozoides temperamentales y los óvulos.

En investigaciones anteriores, Levitan ha descubierto que las proteínas menos compatibles pueden verse favorecidas cuando los espermatozoides son tan abundantes que existe el riesgo de que múltiples espermatozoides fertilicen un óvulo. un proceso fatal llamado poliespermia. Debido a que es menos probable que los espermatozoides menos compatibles inunden y maten un óvulo, los huevos pueden desarrollar superficies de menor compatibilidad para evitar la poliespermia. Sucesivamente, los espermatozoides pueden entonces evolucionar para adaptarse a estas nuevas superficies de óvulos. Esto puede producir una mezcla de tipos de compatibilidad de espermatozoides y óvulos que prepara el escenario para la competencia de espermatozoides y la elección de óvulos.

Cuando los espermatozoides de varios machos llegan a un óvulo al mismo tiempo, Los óvulos pueden elegir los espermatozoides cuyas proteínas de reconocimiento son las más adecuadas para una fertilización saludable. Este proceso de selección puede estimular la evolución de nuevas proteínas de reconocimiento, eventualmente resultando en aislamiento reproductivo y, en algunos casos, la creación de nuevas especies en conjunto.

"La selección sexual dentro de una especie puede provocar variaciones en las proteínas de reconocimiento, y eso puede llevar a un apareamiento selectivo, donde solo ciertos tipos se aparean con otros ciertos tipos, "Dijo Levitan." Si tienes un apareamiento selectivo y tienes una selección disruptiva, donde a las personas que pasan a un tipo diferente no les va muy bien, que eventualmente puede generar aislamiento reproductivo y especiación ".

Estos procesos son críticos para las especies marinas que utilizan fertilización externa, el principal modo de reproducción en el océano. Pero Levitan cree que los científicos pronto descubrirán que la competencia de los espermatozoides y la elección de los óvulos son igualmente importantes para los fertilizantes internos como los mamíferos.

"Este es el tipo de interacciones entre espermatozoides y óvulos que impulsan la divergencia entre las poblaciones, dentro de las poblaciones y entre las especies, ", Dijo Levitan." Lo que espero es generar interés en estas interacciones para que podamos comprender mejor qué tan generales son para las especies que fertilizan interna y externamente ".