Kaheksajalad, üksikud ja tabamatud loomad, hoidsid endiselt saladust selle kohta, kuidas nad paljunevad, mille teadus on just üksikasjalikult paljastanud: Isased suudavad emase leida ja viljastada teda nägemata, juhindudes üksnes spetsiaalse käe poolt tuvastatud keemilistest signaalidest.See manus, mis pole kaugeltki lihtne sperma ülekandmiseks mõeldud toru, toimib keeruka andurina, mis "maitseb" keskkonda ja tunneb ära õige partneri.
Uuring, mille viis läbi rahvusvaheline meeskond, kuhu kuulusid kaksteist teadlast Ameerika Ühendriikidest, Jaapanist ja Rootsist ja avaldatud ajakirjas teadus, asetab selle paljunemisharu – niinimetatud hektotüüli – loo keskmesse, mis segab seksuaalkäitumist, neurobioloogiat ja evolutsiooni. Andmed viitavad sellele, et selle käe otsas asub omamoodi üliõhuke keemiline antenn, mis on võimeline peaaegu täielikult iseseisvalt otsuseid langetama. selle kohta, millal ja kellega paaritumine toimub.
Reproduktiivkäsi, mis ka tunneb, haistab ja maitseb
Isastel kaheksajalgadel muutub üks kaheksast harust hektokotüüliks, mis on kohandatud ainult paaritumiseks.Erinevalt teistest, mida kasutatakse põhja uurimiseks, esemete manipuleerimiseks või saagi püüdmiseks, hoitakse seda kätt tavaliselt keha kõrval ülesvoldituna ja see osaleb harva toiduotsingus, mis juba viitas sellele, et sellel oli väga spetsiifiline funktsioon.
Tema klassikaline roll oli tuntud: Kopulatsiooni ajal sisestatakse hektokotüül emase vahevöösse. –õõnsus, kuhu koonduvad peamised siseorganid –, asub munajuha ja sinna ladestub sperma kogum, mida nimetatakse spermatofoorKäel on spetsiaalne pikisuunaline soon, mis transpordib selle pakendi isaslooma mantlis asuvatest munanditest jäseme tippu, kus paljunemismaterjal lõpuks vabaneb.
Uudsus ilmneb siis, kui vaadata selle struktuuri lähemalt. Teadlased leidsid, et hektokotüül on kaetud imejatega, mis on täidetud sensoorsete rakkudega, mis on väga sarnased ülejäänud käte rakkudega.Igaüks neist imikute neuronitest mahutab umbes 10 000 retseptorrakku ja märkimisväärne osa kaheksajala umbes 500 miljonist neuronist ei ole koondunud pea, vaid jäsemetesse, mis toimivad peaaegu nagu perifeersed ajud.
See tähendab seda Kaheksajalg mitte ainult ei puuduta, vaid tõlgendab ka keemiliselt seda, mida ta puudutab.Selle käed "loevad" merepõhja, kombineerides kombatavat ja keemilist informatsiooni, ja hektokotüül rakendab sama sensoorset keelt seksuaalses sfääris: see teeb vahet, millal on vastuvõtliku emase juuresolekul ja millal mitte, ning reageerib vastavalt.
Kõige silmatorkavam on see See käsi ei ole pelgalt kanal, vaid käivitab teatud ainete tuvastamisel spetsiifilisi motoorseid reaktsioone.Bioloogilisest vaatenurgast ei toimi see passiivse voolikuna, vaid organina, mis analüüsib keskkonda ja otsustab, millal spermatofoor vabastada, mis sobib peajalgsetele iseloomulike autonoomsete jäsemete ideega.
Pimepaaritumine: test läbipaistmatu seina taga
Et näidata, mil määral see sensoorne süsteem suutis paaritumist suunata, Teadlased töötasid isenditega, Kaheksajalg bimakuloides, Vaikse ookeani kahetäpiline kaheksajalgOma katsetes paigutasid nad isased ja emased samasse soolase veega akvaariumi, kuid eraldas need täiesti musta barjääriga, kus olid vaid väikesed avad, mis olid piisavalt laiad, et käed saaksid läbi pääseda.
Nendes tingimustes Ilma visuaalse kontaktita ja suutmata kogu keha läbida, õnnestus isastel hektokotüüli pilude kaudu pikendada.Uurige teist poolt ja lõpuks sisestage käe ots emase mantliõõnsusse. Kui see oli seal, jätkus protsess: munajuha leidmine ja spermatofoori vabastamine.
Teadlased teatavad, et selle vahetuse käigus Mõlemad loomad suutsid hämmastavalt paigal püsida üle tunni.justkui oleks kogu tegevus delegeeritud sensoorsele käele. Seda käitumist täheldati nii valgustingimustes kui ka täielikus pimeduses, välistades nägemise kui määrava teguri.
Kui sarnastes olukordades, Teisel pool barjääri oli partner teine mees; kopulatsioonikatset ei toimunud.See kontrast viitab tugevalt sellele, et isased ei tegutse juhuslikult, vaid neid juhib emastega üheselt seotud keemiline signaal, mida hektokotüül oskab ära tunda.
Teadlased ise võtavad need katsed kokku järgmiselt selge tõestus, et kaheksajalad saavad "läbi seina paarituda", tuginedes peaaegu täielikult keemilisele teabeleNad ei pea oma partnerit nägema ega teda kogu kehaga ümbritsema: piisab sellest, kui spetsialiseerunud käsi tuvastab õige signaali, et käivitada reproduktiivne käitumine.
Progesteroon, see „keemiline signatuur”, mis käsivart valgustab
Selle üllatava täpsuse taga peituva aine tuvastamiseks Meeskond analüüsis naiste reproduktiivsüsteemi kudesid.Seal leidsid nad tugeva molekulide esinemise, mis on seotud progesterooni, evolutsiooniliselt väga vana steroidhormoon, mida leidub arvukates loomarühmades.
Selle vihje abil viisid nad läbi kaks võtmekatset. Esimeses Nad amputeerisid hektokotüüli ja puutusid selle laboris kokku progesterooniga.Hormooniga kokkupuutel hakkas käsi jõuliselt liikuma, justkui reageeriks see päris naisele, hoolimata sellest, et see oli ülejäänud kehast täielikult eraldatud. See reaktsioon näitab, mil määral on sensoorne võimekus käe koesse integreeritud.
Teises katses Nad asendasid emase progesterooniga kaetud torudegaIsased, taas kord läbipaistmatu barjääri poole pöörates, uurisid neid torusid oma hektotüüliga justkui emase mantliga, alustades sama käitumisjärjestust, mida on kirjeldatud loomulikul paaritumisel. Siiski Teiste kemikaalidega kaetud torud ei äratanud samasugust huvi.See tugevdab ideed, et progesteroon toimib spetsiifilise signaalina.
See tõendite kogum lubab meil väita, et Spermatofoor vabaneb ainult siis, kui hektokotüüli tipus olevad imejad puutuvad kokku emaslooma reproduktiivsüsteemist pärit progesterooniga.Seega käsi mitte ainult ei tuvasta emase kohalolekut, vaid tunneb ära ka paljunemisega sobiva hormonaalse seisundi, täpsustades veelgi viljastamise otsust.
Selle mehhanismi kasulikkuse mõistmiseks piisab sellest, kui meeles pidada, et Kaheksajalgu leidub kogu elu jooksul harva koosViga sperma manustamisel isendile, kes ei ole vastuvõtlik emane või kes ei kuulu isegi samasse liiki, tooks kaasa kõrge evolutsioonilise hinna. Selline täiustatud keemiline äratundmissüsteem aitab seda riski minimeerida.
Neuronitest ja võtmeretseptorist kubisev kude
Töö ei piirdunud paagis täheldatud käitumisega. Hektokotüüli otsa uurides elektronmikroskoopia ja üksikrakulise sekveneerimise tehnikate abilTeadlased leidsid väga tiheda närvide ja sensoorsete rakkude võrgustiku, mis kinnitab selle olemust spetsialiseerunud organina, mitte lihtsa lihaselise pikendusena.
Molekulaarsel tasandil Neil õnnestus isoleerida progesterooni suhtes eriti tundlik retseptor, mis on identifitseeritud kui CRT1.See valk oli varem seotud mikroorganismide tuvastamisega saaklooma pinnal, mis näitab, et evolutsioon on ümber kujundanud kaitse- või toidutundliku süsteemi funktsiooniks, mis on tihedalt seotud sooga.
Geneetilised analüüsid näitavad ka seda, et Need hektokotüüli retseptorid näitavad kiire evolutsiooni märkeSee on kooskõlas nende rolliga paaritumise äratundmisel. Paljunemisomadused kipuvad kiiresti muutuma, kui need aitavad vältida sobimatut paaritumist või suurendavad eduka viljastumise võimalusi.
Funktsionaalsest vaatenurgast See neuronite, sensoorsete rakkude ja keemiliste retseptorite mosaiik muudab käe otsa omamoodi "laboriks", mis töötleb hormonaalseid signaale reaalajas.Asi pole ainult puudutamises ja ongi kõik, vaid keskkonna keemilise koostise tõlkimises konkreetseks reproduktiivseks käitumiseks.
See keerulise närvianatoomia ja äärmise keemilise tundlikkuse kombinatsioon illustreerib hästi spetsialiseerumine, mida üks käsi suudab kaheksajala kehas saavutadaSamal ajal kui teised keskenduvad uurimisele või jahipidamisele, on hektokotüül peaaegu eranditult pühendunud geenide edasikandumise tagamisele.
Reproduktiivsed tõkked ja uute kaheksajalgade liikide päritolu
Lisaks meedias avaldatavale mõjule, mida avaldab jutt käest, millel näib olevat "oma elu", Uuring avab tee mõistmiseks, kuidas tekivad paljunemisbarjäärid lähedaste kaheksajalgade liikide, näiteks ... vahel. hiiglaslik kaheksajalgKui partnerivalik põhineb väga spetsiifilistel keemilistel signaalidel, võivad väikesed erinevused nendes retseptorites või emaste poolt eralduvates ainetes olla piisavad populatsioonide eraldamiseks pikas perspektiivis.
Uuringu autorid väidavad, et Selle sensoorse süsteemi täiustamine on osa nn mitmekesistavast valikust.See on protsess, mille käigus teatud tunnused eristuvad sugulasliikide vahel, et vältida ristumist ja tugevdada iga liini identiteeti. Nii mitmekesistes rühmades nagu peajalgsed võisid sellised mehhanismid mängida olulist rolli uute liikide tekkimisel.
Praktikas tähendab see seda Imikehade ja vahevöö kokkupuutel toimuv keemiline vahetus võib toimida bioloogilise lukunaAlles siis, kui õige võti – täpse koostisega hormonaalne signaal – sobitub hektokotüüli sensoorse süsteemiga, on viljastumisjada lõppenud. Igasugune muudatus selles võtmes või lukus võib takistada paaritumist erinevate populatsioonide vahel.
See lähenemisviis on seotud ühe peamise küsimusega, mis Darwinit juba murelikuks tegi: kuidas esivanemate populatsioonidest tekivad uued liigidKaheksajalgade puhul võiks osa vastusest koonduda ühte käsivarde, mis juhib, tunneb ära ja viljastab, integreerides käitumise, neurobioloogia ja evolutsiooni ühte organisse.
Euroopa ja Hispaania jaoks, kus Huvi merebioloogia ja ookeani ökosüsteemide säästva majandamise vastu on tõusuteelNeed leiud lisavad puslele veel ühe tüki. Sügavam arusaam võtmeliikide paljunemisest aitab kujundada paremaid kaitsestrateegiaid ja mõista, millised tegurid võivad kliimamuutuste ja kalapüügisurve kontekstis nende ellujäämist ohustada.
Kokkuvõttes loob selle töö järeldustest pildi, milles Kaheksajala ühest harust saab kompass õige kaaslase leidmiseks, andur selle identiteedi kontrollimiseks ja kanal järglaste ülekandmiseks.Kõike seda toetavad väga iidsed keemilised signaalid, näiteks progesteroon, ja kombitsatesse laiali jaotatud närvivõrk, mis jätkuvalt vaidlustab klassikalisi ideid närvisüsteemi ülesehituse kohta. See paljunemisharu pole kaugeltki pelgalt kurioosum, vaid näitab, mil määral suudab loodus koondada kriitilisi funktsioone struktuuridesse, mis esmapilgul tunduvad täiesti tavalised.
