Swanson กำลังทำงานเพื่อค้นหา “ใครผูกมัดกับใคร” โดยศึกษาปฏิสัมพันธ์ระหว่างสเปิร์มแต่ละตัวกับโปรตีนไข่ในหอยเป๋าฮื้อสีแดงซึ่งเป็นหอยทากที่อาศัยอยู่ในมหาสมุทร เขาทำนายโดยพิจารณาว่าโปรตีนแต่ละตัวเปลี่ยนแปลงไปอย่างรวดเร็วเพียงใดเมื่อเวลาผ่านไปเนื่องจากการดิ้นรนอย่างต่อเนื่องเพื่อหาคู่ครองและเพิ่มจำนวน ยีนที่ควบคุมการสืบพันธุ์จึงอยู่ภายใต้แรงกดดันที่จะพัฒนา และพวกเขาทำ ในช่วง 15 ปีที่ผ่านมา การศึกษาในสัตว์ต่างๆ ตั้งแต่แมลงวัน หนู ลิงอุรังอุตัง ไปจนถึงมนุษย์ แสดงให้เห็นว่ายีนสำหรับลักษณะที่เกี่ยวข้องกับการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศนั้นสะสมการเปลี่ยนแปลงด้วยความเร็วที่ผิดปกติ เมื่อนักวิทยาศาสตร์เปรียบเทียบโปรตีนมากกว่า 1,880 ตัวที่เข้ารหัสโดยยีนจากมนุษย์และหนู โปรตีนจำนวนหนึ่งที่เกี่ยวข้องกับการสืบพันธุ์จัดอยู่ในกลุ่มโปรตีนที่มีการเปลี่ยนแปลงมากที่สุด สามในนั้น — ZP2 และ ZP3 พร้อมกับโปรตีนสเปิร์มที่จำเป็นสำหรับปฏิกิริยา acrosome — เกี่ยวข้องโดยตรงในการปฏิสัมพันธ์ระหว่างตัวอสุจิกับไข่
สเวนสันกล่าวว่าการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วในโปรตีน
บางชนิดอาจช่วยให้นักวิทยาศาสตร์หาคู่ของมันได้ “หากคุณมีวิวัฒนาการอย่างรวดเร็วในโปรตีนเคลือบไข่โดยเฉพาะ คุณอาจสงสัยว่าโปรตีนเพศผู้ที่รับรู้ได้จะแสดงให้เห็นการระเบิดของเชื้อสายด้วย” เขากล่าว
นักวิทยาศาสตร์ที่พยายามจะอธิบายว่าทำไมโปรตีนการสืบพันธุ์จึงมีวิวัฒนาการอย่างรวดเร็วจึงทำให้เกิดสมมติฐานที่หลากหลาย ตั้งแต่การคัดเลือกทางเพศ ซึ่งผู้ชายจะพัฒนาลักษณะเพื่อทำให้น่าสนใจสำหรับผู้หญิง ไปจนถึงการหลีกเลี่ยงเชื้อโรค ทฤษฎีสัตว์เลี้ยงอย่างหนึ่งคือการเปลี่ยนแปลงทางวิวัฒนาการนั้นเกิดจากความขัดแย้งทางเพศ แม้ว่าวิสัยทัศน์ของตัวผู้และตัวเมียจะทำงานร่วมกันเพื่อขยายเวลาของสายพันธุ์นั้นได้ผลดีในห้องเรียน แต่ผลการศึกษาชี้ว่าการสืบพันธุ์เป็นการออกกำลังกายที่มีแรงจูงใจอย่างเห็นแก่ตัว
ยกตัวอย่างเช่น ความต้องการไข่และอสุจิที่ขัดแย้งกันในระหว่างการปฏิสนธิ
สเปิร์มอยู่ในการแข่งขันเพื่อชนะการแข่งขันเพื่อชิงไข่ เนื่องจากพวกเขากำลังแข่งขันกัน พวกเขาจึงต้องไปถึงที่หมายและบุกเข้าไปให้เร็วที่สุด ในทางกลับกัน ไข่ไม่อยากเร่งรีบ ตัวเมียถูกโจมตีด้วยสเปิร์มตัวเล็ก ๆ ต้องการเวลาเลือกตัวอสุจิที่เหมาะสมที่สุด ปล่อยให้มันเข้าไปในขณะที่ปิดกั้นตัวอื่นทั้งหมด
“ผู้ชายพยายามเร่งกระบวนการอย่างต่อเนื่อง และผู้หญิงพยายามทำให้ช้าลง” สเวนสันกล่าว
วิธีหนึ่งในการบรรลุผลสำเร็จนี้ ในช่วงเวลาวิวัฒนาการคือการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของโปรตีนตัวรับสเปิร์มบนเปลือกไข่อย่างละเอียด
Levitan ผู้ศึกษาเม่นทะเลแดง ( Strongylocentrotus franciscanus ) กำลังมองหาว่าการเปลี่ยนแปลงดังกล่าวอาจเกิดขึ้นในชีวิตจริงได้อย่างไร เช่นเดียวกับสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังในทะเลส่วนใหญ่ เม่นทะเลจะทิ้งไข่ลงในทะเลเปิดเพื่อทำการปฏิสนธิ ซึ่งหมายความว่าไข่ที่ต่างกันอาจได้รับการผสมพันธุ์โดยบรรพบุรุษที่แตกต่างกัน สถานการณ์ดังกล่าวสร้างแรงกดดันอย่างหนักสำหรับสเปิร์มให้พัฒนาวิธีการเจาะไข่ได้เร็วยิ่งขึ้น ทำให้เกิดความเสี่ยงมากขึ้นที่ทั้งสองจะเข้ามาพร้อมกัน
ไข่เม่นทำงานเพื่อป้องกันสิ่งนี้โดยใช้กลไกการปิดกั้นระดับโมเลกุลซึ่งจะถูกกระตุ้นหลังจากสเปิร์มหลอมรวมกับไข่ ผู้หญิงที่ถือโปรตีนตัวรับใหม่ซึ่งไม่ตรงกับโปรตีนของอสุจิเล็กน้อยอาจนำไปสู่ความล่าช้าที่จะช่วยให้เธอมีเวลาในการสร้างบล็อกก่อนที่สเปิร์มตัวที่สองจะเข้ามา
“มันไม่เข้ากันโดยสิ้นเชิง มิฉะนั้นการปฏิสนธิจะไม่เกิดขึ้น” เลแวนกล่าว “แต่มันใช้ได้ผลถ้าคุณมีความไม่ตรงกันเพียงเล็กน้อย เช่น ตัวล็อคและกุญแจที่ไม่พอดี ดังนั้นคุณต้องกระตุกเล็กน้อยจนกว่าจะเข้ากัน”
เมื่อเวลาผ่านไป เมื่อตัวล็อคเปลี่ยนรูปร่างบนตัวรับเพศหญิง ตัวผู้จะมีวิวัฒนาการกุญแจใหม่ในรูปแบบของโปรตีนที่เข้าคู่กันบนโมเลกุลการจดจำไข่ของสเปิร์มที่เรียกว่า สารบินดิน
การศึกษากับประชากรของเม่นทะเลชี้ให้เห็นว่าสถานการณ์นี้อาจเกิดขึ้นได้ในป่า กลุ่มของ Levitan พบว่าเม่นเพศผู้ที่อาศัยอยู่ในน่านน้ำที่มีประชากรหนาแน่นมีแนวโน้มที่จะนำโปรตีนชนิดใหม่ไปผูกไว้ในสารผูกมัดของพวกมัน ซึ่งบ่งบอกว่าตัวเมียกำลังควบคุมโดยการเปลี่ยนแม่กุญแจ
ในการศึกษาหนึ่งรายงานในเดือนมิถุนายนในEvolutionทีมของ Levitan ใช้หลักฐานดีเอ็นเอเพื่อแสดงว่าเม่นที่ยังมีชีวิตอยู่ตั้งครรภ์เมื่อ 100 ถึง 200 ปีก่อน เมื่อนากทะเลกินเม่นเฟื่องฟู จะมีสารจับเกาะที่กระชับพอดีตัว หอยเม่นที่เกิดในช่วงที่ประชากรเฟื่องฟู ใกล้เคียงกับจำนวนนากที่ลดน้อยลง มีแนวโน้มที่จะมีโปรตีน bindin ที่ไม่เหมาะสม
รูปทรงเรียบช่วยให้ปฏิสนธิได้ง่ายเมื่ออสุจิมีน้อย แต่เมื่อสเปิร์มกลายเป็นเรื่องธรรมดา ไข่แทนที่ตัวรับเสริมด้วยรุ่นที่ลดความเสี่ยงของสเปิร์มหลายตัว
การค้นพบดังกล่าวอาจมีนัยสำคัญต่อเวชศาสตร์การเจริญพันธุ์ของมนุษย์ เนื่องจากอาจอธิบายบทบาทของไข่ในบางกรณีของภาวะมีบุตรยาก เมื่อเวลาผ่านไป มนุษย์เองก็มีแนวโน้มที่จะได้รับโปรตีนจากไข่และสเปิร์มที่หลากหลายเช่นกัน สเวนสันและเพื่อนร่วมงานกำลังเริ่มสำรวจว่าโปรตีนเหล่านี้ไม่ตรงกันอาจนำไปสู่ความล้มเหลวในการสืบพันธุ์ได้อย่างไร งานนี้อาจนำไปสู่วิธีใหม่ในการช่วยให้คู่รักที่มีบุตรยากมีบุตร
แนะนำ : ข่าวดารา | กัญชา | เกมส์มือถือ | เกมส์ฟีฟาย | สัตว์เลี้ยง
