​En långlivad spermie alstrar friskare avkomma

Hannar producerar hundratusentals till hundratals miljoner spermier i en enda ejakulation beroende på arten. Har det någon betydelse vilken spermie som faktiskt befruktar ägget? Forskning som publiceras i tidskriften PNAS visar att valet av långlivade spermier i ejakulationen från en hanne resulterar i en avkomma med bättre utsikter att överleva tidigt i livet och bättre egenskaper som vuxna. 

Studien, som har gjorts av forskare vid Uppsala universitet och University of East Anglia i Storbritannien kan få stor betydelse för adaptiv evolution och forskning om assisterad befruktningsteknik såsom IVF.

Hittills har man antagit att alla fertila spermier i en enda ejakulation från ett djur är lika kapabla att alstra en livsduglig avkomma. Lite har gjorts för att undersöka betydelsen av val – där miljöfaktorer avgör vilka typer av organismer som klarar sig bättre än andra – av spermie och den avkomma som denna alstrar.

I studien, som publicerades i tidningen PNAS, användes externt befruktande sebrafisk, Danio rerio, för att visa att valet även mellan intakta fertila spermier i en enda ejakulation påverkar avkommans fitness och att dessa skillnader även förs vidare till nästa generation.

- Vi fann att valet av långlivade spermier alstrade avkommor som hade större chans att överleva och klarade sig bättre som vuxna än sina syskon som var avkommor av kontrollspermier som inte hade valts ut. Det är således möjligt att bli kvitt spermier av sämre kvalitet i en ejakulation genom att välja utifrån spermiernas egenskaper, säger Simone Immler, forskare vid Uppsala universitet och vid University of East Anglia.

- Särskilt hanavkommor av långlivade spermier uppvisade högre fitness. Hos båda könen fördes effekten även vidare till nästa generation.

Studien visade att spermier med olika egenskaper i en och samma ejakulation från en enda sebrafiskhanne även skilde sig åt när det gällde deras genetiska sammansättning. Detta visade med andra ord att generna i varje spermie kunde påverka dess egenskaper – en uppfattning som hittills har avvisats.

Forskarna valde spermier utifrån livslängd och använde dem för experimentell befruktning i Petri skal, för att kunna mäta tiden mellan aktiveringen av spermierna – som sker vid kontakt med vatten – och befruktningen.

Spermierna aktiverades antingen omedelbart och tillsattes till ägg i en behandling med så kallad ”kort aktiveringstid” (SAT) eller hölls kvar tills 50 procent av spermierna inte längre var rörliga varpå de tillsattes till ägg i en behandling med ”lång aktiveringstid” (LAT).

Avkomma från LAT-spermien visade på en ökning i överlevnad som var 7 procent högre jämfört med avkomman från SAT-spermien. Hanavkommor från LAT-spermier producerade dessutom spermier som simmade betydligt snabbare.

Sedan bedömdes den reproduktiva framgången hos den vuxna han- respektive honavkomma som alstrades genom det första experimentet. Det var ingen skillnad i reproduktiv framgång mellan LAT-honorna och SAT-honorna, medan den reproduktiva framgången var 4 procent högre hos LAT-hannarna. De honor som parades med LAT-hannar producerade även 20 procent fler ägg än de som parades med SAT-hannar.

- Detta visar tydligt hur valet av en viss spermieegenskap i en enda ejakulation – i detta fall spermiens livslängd – kan ha en betydande effekt på den alstrade avkomman. Spermievalet påverkade starkt fitnessegenskaperna hos den direkta avkomman men denna påverkan kvarstod även hos den nästföljande generationen, säger Simone Immler.

- Skillnader hos spermier som produceras av samma hanne i en och samma ejakulation har uttalade effekter på olika fitnessrelaterade egenskaper genom hela livet och denna skillnad är genetisk betingad. Dessa forskningsresultat är intressanta och kan förklara varför sådana skillnader finns bland spermier.

- Våra forskningsresultat kommer sannolikt att få stor betydelse för viktiga evolutionsprocesser och även ge insikter som är avgörande för tekniker för assisterad befruktning – såsom IVF – hos såväl människor som djur. För närvarande utesluter dessa tekniker många, om än inte alla, naturligt förekommande steg i processen att välja spermier i en ejakulation och vi behöver förstå konsekvenserna av detta.

Alavioon G. et al; Haploid selection within a single ejaculate increases offspring fitness, PNAS 20170710, doi: 10.1073/pnas.1705601114, http://www.pnas.org/content/early/2017/07/10/1705601114

För mer information:

Simone Immler, universitetslektor vid institutionen för ekologi och genetik vid Uppsala universitet, simone.immler@ebc.uu.se, telefon: +44 74 97543009 (Storbritannien).