A dança delicada entre os óvulos e os espermatozoides é mais complicada do que os cientistas acreditaram. e pode conter segredos sobre a evolução de novas espécies.

Em artigo publicado na revista Naturalista americano , O presidente e professor de ciências biológicas, Don Levitan, investiga um mistério fundamental em nossa compreensão científica da reprodução sexual:os espermatozoides competem e os óvulos têm escolha?

Quando se trata de ouriços-do-mar, pelo menos, a resposta é sim.

Usando populações de ouriços-do-mar na costa do Pacífico do Canadá, Levitan se propôs a determinar o grau em que, entre os animais marinhos usando fertilização externa, espermatozoides de vários machos competem para fertilizar óvulos individuais. Os ouriços-do-mar são considerados um bom modelo de espécie para cientistas, pois buscam entender melhor os organismos marinhos porque os animais espinhosos podem ser facilmente induzidos a desovar.

Isso os torna perfeitos para o estudo de fertilização e compatibilidade.

"Os padrões de fertilização e a evolução da compatibilidade reprodutiva são processos importantes para os organismos marinhos, "Levitan disse." Eles são mecanismos que podem impulsionar o desenvolvimento de novas espécies, "

Na natureza, os ouriços-do-mar liberam nuvens de espermatozóides e óvulos que fertilizam enquanto flutuam na água. Neste estudo, Levitan induziu os machos a desovar e então coletou pequenas porções de água do mar - o suficiente para uma população de espermatozóides interagir imediatamente com um óvulo - em seringas cheias de óvulos não fertilizados.

Mais tarde, Levitan conduziu análises de paternidade nos óvulos recém-fertilizados para detectar o número de espermatozóides individuais dos machos presentes nas amostras. Suas descobertas desafiaram suas expectativas:esperma de vários machos competiam para fertilizar óvulos únicos, e os ovos pareciam escolher seu companheiro preferido entre a multidão.

"Embora esperássemos descobrir que óvulos únicos geralmente encontram esperma de um único macho, descobrimos que os óvulos muitas vezes encontram simultaneamente esperma de mais de um macho no breve intervalo entre o contato do espermatozóide e a fertilização, "Levitan disse." Esta é a primeira evidência de que espermatozoides de diferentes machos competem pelo mesmo óvulo, o que indica uma oportunidade para os ovos terem uma escolha. "

Quando os espermatozoides suspensos no oceano procuram um parceiro favorável, eles contam com uma camada superficial de proteínas de reconhecimento para se ligar e fertilizar os ovos receptivos.

De acordo com uma compreensão tradicional dos processos de seleção, o esperma com proteínas mais eficazes deve ser selecionado sistematicamente, enquanto espermatozoides com proteínas menos eficazes, com sua aptidão inferior para fertilização, deve ser rapidamente retirado do pool genético.

Contudo, é comum que os espermatozoides com proteínas de reconhecimento menos eficazes tenham maior probabilidade de fertilizar um óvulo com sucesso.

"É um pouco confuso, "Levitan disse." Alguém poderia pensar que dentro de uma espécie, a proteína mais compatível deve sempre ser selecionada. Então, por que vemos consistentemente variação na eficácia dessas proteínas na população? "

A resposta a essa pergunta pode ser encontrada em um chamado e resposta evolucionária entre espermatozoides temperamentais e óvulos.

Em pesquisas anteriores, Levitan descobriu que proteínas menos compatíveis podem ser favorecidas quando os espermatozoides são tão abundantes que há o risco de múltiplos espermatozoides fertilizarem um óvulo, um processo fatal chamado polispermia. Porque espermatozóides menos compatíveis são menos propensos a inundar e matar um óvulo, os ovos podem desenvolver superfícies de compatibilidade mais baixas para evitar a polispermia. Por sua vez, o esperma pode então evoluir para combinar com essas novas superfícies de ovo. Isso pode produzir uma mistura de tipos de compatibilidade de espermatozoides e óvulos que prepara o terreno para a competição espermática e a escolha do óvulo.

Quando os espermatozoides de vários machos chegam a um óvulo simultaneamente, os óvulos são capazes de escolher o esperma cujas proteínas de reconhecimento são mais adequadas para uma fertilização saudável. Este processo de seleção pode estimular a evolução de novas proteínas de reconhecimento, eventualmente resultando em isolamento reprodutivo e, em alguns casos, a criação de novas espécies.

"A seleção sexual dentro de uma espécie pode causar variação nas proteínas de reconhecimento, e isso pode levar a um acasalamento seletivo, onde apenas certos tipos combinam com outros certos tipos, "Levitan disse." Se você tem acasalamento seletivo e seleção disruptiva, onde os indivíduos que passam para um tipo diferente não se saem muito bem, que pode eventualmente gerar isolamento reprodutivo e especiação. "

Esses processos são críticos para as espécies marinhas que usam fertilização externa, o principal modo de reprodução no oceano. Mas Levitan acredita que os cientistas podem em breve descobrir que a competição entre os espermatozoides e a escolha do óvulo são igualmente importantes para fertilizantes internos como os mamíferos.

"Este é o tipo de interação entre espermatozoides e óvulos que impulsiona a divergência entre as populações, dentro das populações e entre as espécies, "O que eu espero é gerar interesse nessas interações para que possamos entender melhor como elas são gerais para as espécies fertilizantes interna e externamente", disse Levitan.