Gå direkt till innehåll
Foto: Oxana Rishnyak/Mostphotos
Foto: Oxana Rishnyak/Mostphotos

Pressmeddelande -

Mysteriet kring spermiernas stora längdskillnader på väg mot lösning

Spermiers storlek varierar kraftigt mellan olika djurarter. Men varför skiljer sig storleken åt så kraftigt? I en ny artikel, publicerad i Nature Ecology and Evolution löser forskare från Stockholms universitet ett långvarigt mysterium.

Spermier är den mest varierade celltypen av alla. Längden skiljer sig från 0,002 millimeter hos mikroskopiska vattenlevande så kallade hjuldjur, rotifera och upp till hela 6 centimeter hos fruktflugor. Den stora längdskillnaden har varit i biologernas blickfång under de senaste 100 åren. Varför är de så olika trots att alla spermier har exakt samma funktion oavsett art? Att befrukta ägg och producera avkomma.

– För att förklara skillnaderna har forskare traditionellt fokuserat på hur spermierna konkurrerar för att befrukta ägg eller på hur honor väljer vilka spermier som får befrukta deras ägg. Vi ville testa Åke Franzéns hypotes eftersom vi ser den som en pusselbit för att lösa mysteriet, säger Ariel Kahrl, forskare vid Zoologiska institutionen vid Stockholms universitet.

Forskarna sammanställde data från mer än 3 200 djurarter, från koraller och insekter till däggdjur i en databas, som även innefattar människor. För att undersöka ifall det finns ett samband mellan spermiernas evolution och var befruktningen äger rum, klassificerade forskarna varje art utifrån var dess sperma och ägg möts vid befruktningen.

Hos djur där befruktningen skedde inuti honors kroppar var spermierna sex gånger längre och ändrade sin storlek snabbare evolutionärt över tiden, jämfört med vad som var fallet hos spermier där befruktning skedde externt, alltså utanför honornas kroppar, fann forskarna.

– När spermierna lämnas externt gynnas små spermier för att hanar ska kunna producera många spermier. Men när spermierna överförs till honor vid intern befruktning, kan hanarna konkurrera med större spermier och honornas kroppar tenderar att föredra ägg med större spermier, säger Rhonda Snook, professor vid Zoologiska institutionen och en av artikelförfattarna.

Forskarna undersökte även en tredje form av befruktning, som sker hos många ryggradslösa djur, spermcasting, där sperman släpps utanför honors kroppar och sedan upptas av honors kroppar och befruktas av dessa.

– Spermcasting är en blandning av intern och extern befruktning, vilket ger en möjlighet att se vilken del av befruktningen som påverkar spermiernas evolution, säger John Fitzpatrick, docent Zoologi vid Stockholms universitet och en av artikelförfattarna.

Studien visade att befruktning som sker med spermcasting leder till att spermierna är små, som vid befruktning inuti honors kroppar, men att de samtidigt utvecklas snabbt evolutionärt, vilket är fallet vid intern befruktning.

– Spermcasters visar på de evolutionära krafternas dragkamp mellan den utspädning av spermier som sker när dessa lämnas externt och påverkan av den nära interaktionen mellan spermier och honors kroppar som finns under intern befruktning, samt hur denna påverkar spermierna storlek, säger John Fitzpatrick.

Mänsklig sperma har samma storlek som djur som släpper sin sperma i vatten, vilket kan förklaras med intern befruktning.

– Hos djur med stora kroppar, som människor, släpps sperman inuti kvinnornas och honornas reproduktiva organ. Utifrån det perspektivet spelar det ingen roll ifall sperman släpps inuti en hona eller i oceanen, utan i båda fallen är spermiecellerna mindre. Det är bara när spermiecellerna är i begränsade utrymmen som spermierna blir enormt stora, säger Ariel Kahrl.

Bakgrund

För mer än 60 år sedan lade Åke Franzén, dåvarande forskare vid Uppsala universitet och senare professor vid Stockholms universitet, fram hypotesen att spermiernas längd beror på var befruktningen äger rum. Enligt hypotesen gäller att om spermier befruktar ägg inuti hon- eller kvinnokroppen, som hos människan, så leder det till att spermierna blir längre än om befruktningen sker utanför kroppen, som hos fiskar. Hypotesen är svår att testa, eftersom befruktningen hos många olika arter måste undersökas.

Rönen har omfattande implikationer för förståelsen av evolutionära aspekter av reproduktion och spermiestorlek hos olika djurarter.

– Våra resultat visar tydligt att interaktionen mellan spermier och honor är en faktor som leder till den enorma skillnaden i spermiernas storlek hos olika djur. Ju större potential för sådan interaktion, desto snabbare utvecklas spermierna evolutionärt, säger John Fitzpatrick.

Mer om studien

I artikeln, Fertilization mode driven sperm length evolution across the animal tree of life, har forskare vid Stockholms universitet sammanställt den hittills största databasen över spermiernas av storlek och med denna kunnat visa att spermiernas storlek ökar och förändras snabbare när sperman lämnas i och befruktar kvinnornas kroppar.


Länk till artikeln I Nature Ecology and Evolution: https://www.nature.com/article...

DOI-nummer: https://www.doi.org/10.1038/s4...


Kontakter:

Ariel Kahrl: Postdoctoral Researcher, Zoologiska institutionen, Stockholms universititet, E-post: ariel.kahrl@zoologi.su.se. Mobil: +46 076 810 8465.

John Fitzpatrick: Docent vid Zoologiska institutionen vid Stockholms universitet E-post: john.fitzpatrick@zoologi.su.se. Mobil: +46 73 710 6359.

Rhonda Snook: Professor vid Zoologiska institutionen vid Stockholms universitet. E-post: rhonda.snook@zoologi.su.se.

Ämnen

Taggar


Stockholms universitet bidrar till det hållbara demokratiska samhällets utveckling genom kunskap, upplysning och sanningssökande. 

Prenumerera på universitetets nyhetsbrev om aktuell forskning, utbildning och samarbetsmöjligheter su.se/nyhetsbrev

Presskontakt

Presstjänsten

Presstjänsten

Presskontakt Stockholms universitet, centralt 08-16 40 90

Relaterat material

Välkommen till Stockholms universitet!

Stockholms universitet bidrar till det hållbara demokratiska samhällets utveckling genom kunskap, upplysning och sanningssökande.

Prenumerera på universitetets nyhetsbrev om aktuell forskning, utbildning och samarbetsmöjligheter su.se/nyhetsbrev

Läs mer om universitetets forskning su.se/forskning