Nauka

Pociąg do jaja

Tajemnice biologii zapłodnienia

Wokół komórki jajowej, nim dojdzie do zapłodnienia, rozgrywa sie prawdziwa batalia Wokół komórki jajowej, nim dojdzie do zapłodnienia, rozgrywa sie prawdziwa batalia James.S / PantherMedia
Kopulacja nie jest finałem wojny o zapłodnienie, lecz ledwie pierwszą bitwą. To, kto ostatecznie wygra bój o przekazanie genów potomstwu, decyduje się podczas zagadkowej walki, jaka toczy się wewnątrz dróg płciowych samicy.

W pierwszej chwili można to wziąć za perwersyjne filmy pornograficzne. Widać bowiem na nich, jak dr Patricia Brennan z Yale University pobudza seksualnie samce kaczek. Przeciwnie do 97 proc. ptaków, które obywają się bez penisa, kaczory nie dość, że mają męski członek, to jeszcze wyjątkowo długi i pokrętny. W stanie spoczynku dość dobrze ukrywa się on wewnątrz ciała. Gdy jednak kaczory się podniecą, ich organizm szybko pompuje limfę do organu rozrodczego, który nagle wystrzeliwuje w całej swej okazałości.

Samcom, które udało się badaczce podniecić, dr Brennan podstawiała przeróżnego kształtu naczynia, imitujące żeńskie narządy rozrodcze. Pierwsze urządzenia, zbudowane z silikonu, pękały pod wpływem wielkiej siły rosnącego penisa. Dr Brennan przerzuciła się na szklane rurki. Tym razem się udało. Mogła teraz filmować działanie przedziwnego organu kaczorów. By jednak docenić jej wysiłek i zrozumieć, po co właściwie to robiła, dobrze jest najpierw cofnąć się o kilkadziesiąt lat.

Wojna plemników

W owym czasie biolodzy zaczęli sobie uświadamiać, że obowiązujący model doboru seksualnego jest dalece niepełny. Zakładał on przecież, że to samce odgrywają decydującą rolę w walce o zapłodnienie. Najpierw toczą zażartą rywalizację o samicę – po to im piękne pióra, skomplikowane tańce, pieśni godowe, poroża, kły. Rola samicy miała być raczej bierna. Wybierała zwycięzcę i pozwalała mu na kopulację. Potem zajmowała się już tylko wychowywaniem potomstwa.

Tymczasem niespodziewanie odkryto, że samice licznych gatunków zwierząt, częściej niż przypuszczano, spółkowały z licznymi partnerami. Nawet te, które uważano za wzór wierności, nie gardziły romansami. W ich drogach płciowych mieszała się zatem sperma różnych osobników. W takiej sytuacji kopulacja zakończona wytryskiem w pochwie nie mogła być finałem wojny o zapłodnienie. Po ejakulacji nadchodził czas na wojnę plemników. Za oczywistą przyjmowano hipotezę, zgodnie z którą biły się między sobą tylko męskie komórki rozrodcze rywali. I znajdywano mocne dowody na jej poparcie.

Pierwszym orężem w bitwie o jajo miała być po prostu produkcja jak największej ilości nasienia. Im silniejsze ryzyko, że samica kopuluje w krótkim czasie z wieloma partnerami, tym bardziej samcom opłacałaby się masowa produkcja spermy. Widocznym tego objawem stają się powiększone jądra. Biolodzy porównali na przykład męskie narządy rozrodcze dwóch blisko spokrewnionych gatunków amerykańskich gryzoni: rozwiązłego Peromyscus maniculatus i monogamicznego Peromyscus polionotus. Jądra tego pierwszego są aż trzykrotnie większe niż drugiego!

Podobną prawidłowość odkryto u ssaków naczelnych. „Podczas owulacji samica szympansa kopuluje do pięćdziesięciu razy dziennie z dziesiątką różnych samców. W odpowiedzi na to samce wytworzyły olbrzymie jądra, ważące ponad 100 g, do produkcji spermy – pisze Geofrrey Miller w książce „Umysł w zalotach”. – Na drugim krańcu znajdują się samce goryli, które czujnie i zdecydowanie pilnują haremów i nie tolerują żadnej rywalizacji plemników, wobec czego mają bardzo małe jądra. Według standardów naczelnych, ludzkie jądra są średniej wielkości, co wskazuje na to, że nasze pramatki dość często kopulowały z więcej niż jednym samcem na miesiąc”.

Ilość nie zawsze jednak wystarcza do wygrania wojny. Plemników może być dużo, ale jeśli zostaną prześcignięte przez rywali, ich geny sczezną bezdzietnie. Dlatego męskie komórki rozrodcze gatunków promiskuistycznych płyną też szybciej i z większą siłą. Badania z 2007 r. udowodniły, że wśród ssaków naczelnych prym w tej dyscyplinie wiodą, jak nietrudno się domyślić, plemniki szympansów oraz rezusów. Goryle mają najwolniejsze nasienie. Ludzie znów zajmują miejsce pośrednie.

Kamikadze z haczykiem

Często jednak duża ilość plemników nie wystarcza, by dopaść jaja przed innymi. Plemniki chwytają się więc sprytniejszych sposobów. Męskie komórki rozrodcze niektórych gryzoni mają na główkach rodzaj haczyków, za pomocą których mogą się ze sobą sczepiać. Tworzą wówczas grupy, zwane pociągami, liczące do stu plemników. Taka gromada ma większą szybkość oraz siłę, dzięki czemu może wyprzedzić rywali w wyścigu do komórki jajowej. Pociągi wykryto choćby w spermie myszy zaroślowej, szczura wędrownego i amerykańskich gryzoni z rodzaju Peromyscus. Te ostatnie zyskały dodatkową sławę dzięki pracy opublikowanej na początku 2010 r. w „Nature”. Heidi Fisher i Hopi Hoekstra z Harvard University zauważyły, że plemniki Peromyscus potrafią rozpoznać swoich braci i odróżnić ich od konkurentów. Jeśli wymiesza się spermę kilku samców, to męskie komórki rozrodcze tworzą pociągi złożone głównie z krewniaków. Nawet jeśli to będzie nasienie od rodzonych braci, plemniki i tak rozpoznają kolegów pochodzących z tych samych jąder i to z nimi będą współpracować w wyścigu do jaja.

U wielu gatunków współpraca między braćmi plemnikami posunięta jest aż do najdalszego poświęcenia. Duża część z nich w ogóle traci zdolność zapłodnienia, a ich jedyną funkcją pozostaje pomoc płodnym komórkom rozrodczym z własnego grona. Brytyjscy zoolodzy, Robin Baker i Mark Bellis, ukuli dla nich nazwę plemniki kamikadze. Wyróżnili dwa ich rodzaje, które określili mianem blokerów oraz zabójców. Komórki zaś odpowiedzialne za zapłodnienie nazwali zdobywcami. Robin Baker opublikował potem popularnonaukową książkę „Wojny plemników”, w której wyjaśnił te idee na przykładzie zachowań seksualnych ludzi. Przeciętna porcja nasienia, jakie mężczyzna wprowadza w pochwę kobiety, składa się z ok. 300 mln plemników. Z tego aż 250 mln to zabójcy, 50 mln – blokerzy i zaledwie 0,5 mln – zdobywcy. Plemniki zabójcy – jak pisze Baker – „kręcą się to tu, to tam w poszukiwaniu plemników innych mężczyzn, by je zniszczyć. Za każdym razem, kiedy plemnik zabójca napotka inny plemnik, sprawdza związki chemiczne na powierzchni jego główki. Jeśli są one identyczne jak jego własne, zabójca rozpoznaje sprzymierzeńca i przystępuje do dalszych poszukiwań”. Gdy natrafi na rywala, „próbuje czubkiem swojej głowy ugodzić go śmiertelnie we wrażliwszą stronę główki, za każdym razem stosując odrobinę trującej substancji. Ukłuwszy kilka razy, przesuwa się dalej, pozostawiając uszkodzony plemnik, który ginie”.

Zadanie blokerów polega zaś na niedopuszczeniu, by plemniki rywala wdarły się w pobliże jaja. Umiejscawiają się więc w śluzie szyjki macicy i w ten sposób zatykają drogę do jej wnętrza. Wyglądają jak ociężałe zawalidrogi, często niekształtne, dziwaczne. Im jednak bardziej nieforemne mają kształty, tym lepiej blokują przejście do jaja. „Plemniki z poskręcanymi ogonkami, z wygiętymi częściami środkowymi, z dużymi »plecakami«, dużymi główkami lub z dwiema, trzema, czterema główkami mogą bardzo skutecznie zablokować każdy z wąskich kanalików w śluzie” – pisze Baker.

Żeńskie sztuczki

Istnienie plemników kamikadze do dziś budzi jednak pewne kontrowersje. Grupa japońskich naukowców zbudowała co prawda model matematyczny, który udowadniał, że wyewoluowanie takiej grupy nasienia jest możliwe. Nie wszystkich to jednak przekonało. Tym bardziej że w biologii właśnie pojawił się nurt, który odrzuca tak jednostronnie męski punkt widzenia na wojnę o jajo. Nowe badania, choć nie kwestionują dotychczasowych ustaleń, pokazują, że samica też bierze aktywny udział w walce plemników. Jej rola, wbrew dotychczasowym założeniom, nie ogranicza się do kopulacji z kilkoma samcami. Gdy rozmaite nasienie znajdzie się wewnątrz jej dróg płciowych, może ona wspomagać spermę konkretnego samca. Plemniki nie walczą więc tylko ze sobą, ale również z organizmami samic!

A panie mają sporo sposobów na wybór upragnionego zapładniacza. Wiele samic potrafi wydalić niechcianą spermę po kopulacji. Mięczaki i płazińce połykają oraz trawią zbyteczne nasienie. Muszki owocówki zapełniają narządy żeńskie ogromną, galaretową masą, która blokuje plemnikom dostęp do jaja. Muchy domowe wydzielają substancje plemnikobójcze, a ssaki – atakują spermę przeciwciałami.

Luke Holman i Rhonda Snook z University of Sheffield opublikowali nawet hipotezę, według której niepłodna część spermy to nie żadni tam kamikadze, walczący z plemnikami rywala. Jej zadanie polegać ma na unieszkodliwieniu mechanizmów obronnych samicy. To właśnie pomocnicze nasienie bierze na siebie atak substancji plemnikobójczych, próby połykania i trawienia czy wydalania spermy. Po tym kataklizmie w pochwie czy macicy pozostaje już tylko mała część nasienia – ale ta właśnie płodna, która będzie w stanie dotrzeć do jaja i je zapłodnić.

Podejście, które samicy daje rolę aktywnego uczestnika wojny o jajo, pozwoliło wreszcie wyjaśnić pewien paradoks. Otóż od dawna zauważano, że u niektórych gatunków plemniki osiągają monstrualnie duże rozmiary. Rekord pobiła muszka owocówka Drosophila bifurca. Jej męskie komórki rozrodcze dochodzą do ponad 5 mm – to dużo więcej niż długość ciała tego owada! Produkcja tak ogromnych plemników musi być niezwykle kosztowna. Tymczasem wydawało się, że nie przynoszą one samcom żadnych korzyści. Gdyby miały być przydatne w wojnie o jajo, to dłuższe plemniki powinno się częściej wykrywać w spermie promiskuistycznych gatunków zwierząt. Nic z tego. Eksperymentalnie wyhodowano więc świerszcze z wielkimi komórkami rozrodczymi. Kiedy sprawdzano potem ich sukces reprodukcyjny, okazał się mniejszy niż samców z krótszymi plemnikami! Po co więc produkować tak wielkie plemniki?

Otóż po to, by radzić sobie ze sztuczkami samic! Na przykład żeńskie muszki owocówki mają organy, w których przechowują spermę po kopulacji. W 2002 r. w „Science” ogłoszono, że jeśli te żeńskie schowki są krótkie, zarówno długie plemniki, jak i krótkie mają takie same szanse na dotarcie do jaja. Natomiast jeśli żeńskie organy są długie, zdecydowaną przewagę zyskują duże męskie komórki rozrodcze. To samice zatem wybierają na ojców samce z długimi plemnikami!

Lewoskrętne kaczki

Podejrzenie, że również u kaczek o wygranej w bitwie o jajo decydują samice, a nie samce, poczęło się w głowie dr Patricii Brennan. Hipoteza była tym bardziej śmiała, iż w tej grupie ptaków nagminnie zdarzają się gwałty – aż jedna trzecia stosunków płciowych to efekt wymuszenia. Wydawać by się mogło, że w świecie tak brutalnego seksu samica nie ma nic do powiedzenia w wojnie plemników.

Bynajmniej! Mimo częstych gwałtów, ledwo 3 proc. potomstwa pochodzi ze stosunków wymuszonych. Samice kaczek musiały więc wynaleźć sposób, by nie dopuścić do zapłodnienia spermą z gwałtu. I to wyjątkowo sprytny, bo przecież mają do czynienia z jednymi z najdłuższych penisów w świecie zwierząt. Dr Brennan odkryła, że dolny jajowód samic, który pełni taką samą funkcję jak pochwa u ssaków, jest równie długi i pokrętny co męski członek kaczora. Ale o ile penisy kaczek skręcają się w prawą stronę, to organy samic – w lewą. I właśnie po to, by sprawdzić, jakie to ma znaczenie, badaczka filmowała podniecone kaczory. Szklane rurki, które im podstawiała, imitowały żeńskie organy kopulacyjne o rozmaitych kształtach.

Dzięki temu zauważyła, że gdyby samice miały jajowody proste lub skręcone w prawą stronę, ich penetracja przez penisy kaczorów byłaby dość łatwa. Natomiast lewoskrętne organy znacznie spowalniają ruch prawoskrętnego członka. To, jak blisko komórki jajowej uda mu się dotrzeć, reguluje samica, odpowiednio napinając lub rozluźniając mięśnie. Gdy jest gwałcona, utrudnia penisowi przedzieranie się przez jajowód. W efekcie ejakulacja następuje z dala od jaja. Jeśli zaś samica odbywa stosunek z wybranym przez siebie partnerem, pozwala mu na penetrację i wytrysk w górnej części jajowodu. Dzięki temu jego plemniki już na starcie zyskują znaczną przewagę nad rywalami. To ten kaczor ma największe szanse zostać ojcem jej piskląt. Znów zatem wyszło na jaw, że o zwycięstwie w wojnie decyduje nie męska siła, lecz kobiecy spryt.

 

Omawiane w artykule filmiki, pokazujące eksperymenty dr Brennan, można obejrzeć na stronie:http://blogs.discovermagazine.com/loom/2009/12/22/kinkiness-beyond-kinky

Polityka 15.2010 (2751) z dnia 10.04.2010; Nauka ; s. 70
Oryginalny tytuł tekstu: "Pociąg do jaja"
Więcej na ten temat
Reklama

Codzienny newsletter „Polityki”. Tylko ważne tematy

Na podany adres wysłaliśmy wiadomość potwierdzającą.
By dokończyć proces sprawdź swoją skrzynkę pocztową i kliknij zawarty w niej link.

Informacja o RODO

Polityka RODO

  • Informujemy, że administratorem danych osobowych jest Polityka Sp. z o.o. SKA z siedzibą w Warszawie 02-309, przy ul. Słupeckiej 6. Przetwarzamy Twoje dane w celu wysyłki newslettera (podstawa przetwarzania danych to konieczność przetwarzania danych w celu realizacji umowy).
  • Twoje dane będą przetwarzane do chwili ew. rezygnacji z otrzymywania newslettera, a po tym czasie mogą być przetwarzane przez okres przedawnienia ewentualnych roszczeń.
  • Podanie przez Ciebie danych jest dobrowolne, ale konieczne do tego, żeby zamówić nasz newsletter.
  • Masz prawo do żądania dostępu do swoich danych osobowych, ich sprostowania, usunięcia lub ograniczenia przetwarzania, a także prawo wniesienia sprzeciwu wobec przetwarzania, a także prawo do przenoszenia swoich danych oraz wniesienia skargi do organu nadzorczego.

Czytaj także

Kultura

TikTok – nowa fabryka hitów

Najpierw przenieśli się tu odbiorcy, widząc w tym miejsce dla żywej muzyki. Za nimi ruszyli twórcy – ostatnio Abba. I wydawcy, wyczuwając nową fabrykę hitów. Miejsce MTV zajął TikTok.

Michał R. Wiśniewski
21.09.2021
Reklama

Ta strona do poprawnego działania wymaga włączenia mechanizmu "ciasteczek" w przeglądarce.

Powrót na stronę główną