Jeder weiß, dass die kürzeste Entfernung zwischen zwei Punkten ist eine Gerade , und jetzt Harvard-Forscher haben Beweise dafür, dass Spermien wurden unter den bekannten Axiom zu Herzen.
Obwohl Wettbewerb unter den einzelnen Spermien wird in der Regel dachte intensiv sein , mit jedem Renn für die Chance, das Ei zu befruchten , sagt Harvard- Wissenschaftler in einigen Arten , Sperma Form kooperativen Gruppen , die sie zu einer geraderen Weg , um mögliche Befruchtung zu ermöglichen .
Eine neue Studie, die von Heidi Fisher, ein Postdoktorand im Labor von Hopi Hoekstra, Howard Hughes Investigator und Professor für Organismische und Evolutionäre Biologie und Molekular- und Zellbiologie und der Alexander Agassiz Professor für Zoologie im Museum für Vergleichende Zoologie durchgeführt und Post- Doktorand Luca Giomi Arbeit mit L Mahadevan , der Lola England de Valpine Professor für Angewandte Mathematik , der Organismische und Evolutionäre Biologie und der Physik zeigt, dass in Hirschmaus , ein Hirscharten der Maus bekannt, Promiscuous Spermien Klumpen zusammen zu sein schwimmen in einer linearen Weise . Die Studie ist in einem Papier in Proceedings of the Royal Society B beschrieben
"Wir denken in der Regel , dass jede einzelne Samenzelle schwimmt seinen kleinen Herz aus , um das Ei zu bekommen", sagte Hoekstra . "Aber es war entdeckt worden , dass , zumindest in einer Handvoll von Organismen , werden Spermien zusammenarbeiten und schwimmen als Gruppe. "
Bis jetzt - genau, warum Spermien verklumpen hatte jedoch ein Rätsel .
"Wir hatten ein paar Hinweise , dass die Zusammenarbeit wurde die Schwimmleistung verbessern , aber was wir nicht verstanden , war, wie es half ", sagte Fisher . " Mit dieser Studie kombinierten wir ein mathematisches Modell, mit viel feineren Maßstab Messungen, die in Gruppen, die aus einzelnen Samenzellen , um Gruppen von bis zu 30 Zellen reichten sah . Was uns klar war, dass , dass , während ihre Gesamtgeschwindigkeit nicht auf die Erhöhung , sondern , dass die Zeit, die sie von Punkt A zu Punkt B wurde verringert . - sie in gerader Linie zu schwimmen "
Die Studie fand auch, dass die Spermien von Promiscuous Mäuse waren eher Klumpen von der optimalen Größe zu bilden, und daß , wenn sie mit Sperma von Peromyscus polionotus Vergleich - eine eng verwandte , aber monogam, Arten von Maus - das Merkmal wird wahrscheinlich durch angetrieben sexuellen Selektion.
Die neue Studie basiert auf einer Studie 2010 in Hoekstra Labor festgestellt, dass die Samenzellen bevorzugt mit den von der gleichen männlichen hergestellt verklumpen durchgeführt. Von dieser früheren Arbeit Angespornt Mahadevan näherte Hoekstra mit der Idee, ein mathematisches Modell zu verstehen, ob und wie Sperma erhielt einen Vorteil durch die Bildung von Gruppen .
"Ich habe die Zeitung gelesen und dachten, wir könnten eine quantitative Theorie der Beobachtungen sie gemacht hatten zu machen ", sagte er . "Aber natürlich , der einzige Weg zu wissen, ob ein Modell in der Lage, irgendetwas voraus war war es testbar zu machen.
"In diesem Zusammenhang ... die Frage war : Ist es möglich zu machen, das Aggregat besser als dann einzelne ? " fuhr er fort . " Eine Möglichkeit, dies zu tun ist, bekommen alle die Schwänze zu synchronisieren , aber das geschieht nicht. Der andere Weg ist, heben sich die zufällige Bewegung der Individuen in einem Aggregat , weil die Samenzellen aneinander haften . Schließlich für große Aggregate , die Spermien Punkt aufeinander zu und kann daher nicht schwimmen überhaupt . dieser Mechanismus , wenn in einem Modell, Luca und ich entwickelte quantifiziert und dies führte zu überprüfbare Voraussagen . , wenn Heidi hat das Experiment haben wir festgestellt , dass es sich im Wesentlichen richtig . "
Neben der Feststellung, dass Spermien , welche Gruppe zusammen, um in einer linearen Weise schwimmen , konnten die Forscher an , welche Größe Klumpen Sperma erntete die größte Belohnung für zusammenzufassen identifizieren. Gruppen mit zu wenigen Zellen , Hoekstra sagte weiter entlang mehr Mäanderbahnen schwimmen , während viel größere Gruppen oft mit Spermien schwimmen gegeneinander geführt.
"Was wir gefunden ist, dass beide Arten haben ein Optimum bei etwa acht , das war es, was das Modell vorhergesagt , aber es gab viele weniger Gruppen , die zu groß oder zu klein in den Promiscuous- Arten waren ", sagte sie . "Das steht im Einklang mit der Idee, dass die sexuelle Selektion treibt dieses Merkmal in den Promiscuous -Arten , während in den monogamen Arten , wo es nicht so viel Wettbewerbsdruck , sind die Dinge etwas entspannter , so dass wir sehen mehr Varianz in den Klumpen Größen. "
In dem Ende, wobei Mahadevan die Studie stellte eine optimale Zusammenarbeit zwischen der theoretischen und empirischen .
"Wenn man die Evolutionsbiologen sprechen , sind ihre Ansätze oft genetisch, weil sie versuchen, zu verstehen, was die genetischen Grundlagen sind für natürliche Selektionsdruck ", sagte er . " Aus theoretischer Sicht ist der Fokus auf die Fortpflanzungsfähigkeit . Was ist in dieser besonderen Situation interessant ist, können wir eine Frage der Fortpflanzungsfähigkeit zu nehmen und fügen Sie eine physiologische Torsion zu ihr , die mit Spermien-Motilität verknüpft ist , und dann können wir die auseinander zu nehmen im Rahmen dessen, was geschieht, wenn man die Form des Spermas, oder ihrer Fähigkeit, aneinander zu haften , oder deren Bewegungsfähigkeit zu verändern. "
"Aus meiner Sicht haben wir nicht so sehr die Frage beantwortet , wie wir es geschärft ", fuhr er fort. " Und wir haben durch die Lochstickerei eine konzeptionelle Vorstellung von Wettbewerb und Zusammenarbeit im Hinblick auf die physikalischen und physiologischen Variablen, die gemessen und zu überprüfbare Vorhersagen werden gemacht."