Τα σπερματοζωάρια, κατά τη διάρκεια του ταξιδιού τους και στην προσπάθειά τους να φτάσουν μέχρι το ωάριο και να το γονιμοποιήσουν, γίνονται αδίστακτοι ανταγωνιστές και «δηλητηριάζουν» τον αντίπαλο για να κερδίσουν τη «νίκη».

Σε μια μελέτη που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό «PLOS Genetics», ερευνητές από το Ινστιτούτο Max Planck for Molecular Genetics (MPIMG) στο Βερολίνο μελέτησαν τα σπερματοζωάρια των ποντικιών κάτω από το μικροσκόπιο για να κατανοήσουν καλύτερα τις επιδράσεις μιας συγκεκριμένης αλληλουχίας DNA, που είναι γνωστή ως t-haplotype.

Η ομάδα γνώριζε από προηγούμενη έρευνα ότι τα κύτταρα των σπερματοζωαρίων που φέρουν αυτόν τον γενετικό παράγοντα τείνουν να κολυμπούν ευθεία (όχι σε κύκλους) και ταχύτερα κατά μέσο όρο από τα υπόλοιπα που δεν τη διαθέτουν.

Πειράματα με σπερματοζωάρια ποντικιών αποκαλύπτουν την περίπλοκη ιστορία

Συγκρίνοντας την κίνηση του σπερματοζωαρίου με το γονίδιο t-haplotype με τα υπόλοιπα, οι ερευνητές έδειξαν τη διαφορά της συγκεκριμένης αλληλουχίας: Το σπερματοζωάριο με τον γονιδιακό παράγοντα προχωρούσε πιο γρήγορα προς τα εμπρός, ενώ το «φυσιολογικό» δεν παρουσίαζε τον ίδιο βαθμό προόδου.

Κι αν και τα περισσότερα γονίδια λειτουργούν συνεργατικά, κάποια δεν το κάνουν. Ανάμεσα σε αυτά τα «εγωιστικά» γονίδια είναι το t-haplotype.

σπερματοζωάρια ανταγωνιστές
Το Τ-haplotype (μπλε) μπορεί να δηλητηριάσει και να απενεργοποιήσει τους ανταγωνιστές τους (πράσινα), αναγκάζοντάς τους να κολυμπήσουν σε κύκλους. (Εικόνα: © Alexandra Amaral / Bernhard G. Herrmann)

Η μυστήρια δύναμη του t-haplotype

Έπειτα από μελέτη περισσότερων από 100 κυττάρων στα σπερματοζωάρια των ποντικιών, ο συγγραφέας της μελέτης δρ Χέρμαν και οι συνάδελφοί του έμαθαν περισσότερες λεπτομέρειες για τις λανθασμένες τακτικές του t-haplotype. Διαπίστωσαν ότι «δηλητηριάζει» όλα τα σπερματοζωάρια κατά τις πρώτες φάσεις της παραγωγής σπέρματος (σπερματογένεση), εγχέοντας σε κάθε κύτταρο συγκεκριμένα γονίδια που αναστέλλουν την ικανότητά τους να ρυθμίζουν την κίνηση.

Τα χρωμοσώματα χωρίζονται καθώς ωριμάζουν, και το ήμισυ του σπερματοζωαρίου που συγκρατεί τον t-haplotype παράγει έναν άλλο παράγοντα που αντιστρέφει την παραμόρφωση, εξουδετερώνοντας το «δηλητήριο». Αυτά τα σπερματοζωάρια διατηρούν αυτό το αντίδοτο για τον εαυτό τους. «Φανταστείτε έναν μαραθώνιο στον οποίο όλοι οι συμμετέχοντες δηλητηριάστηκαν από το ίδιο πόσιμο νερό, αλλά μόνο μερικοί από τους δρομείς έχουν πρόσβαση στο αντίδοτο», αναφέρει χαρακτηριστικά ο Μπένχαρντ Χέρμαν.

Ο Χέρμαν και άλλοι ερευνητές το ονόμασαν «εγωιστικό» γονιδιακό – γενετικό υλικό με μία μόνο αποστολή: να δημιουργήσει αντίγραφα του εαυτού του. 

εγωιστικό γονίδιο

RAC1: H συνεργός πρωτεΐνη

Στην προσπάθεια της γονιμοποίησης του ωαρίου η πρωτεΐνη RAC1 δρα ως μοριακός διακόπτης έξω από το σπερματοζωάριο. Είναι γνωστό ότι είναι μια πρωτεΐνη που καθοδηγεί τα κύτταρα σε διαφορετικά μέρη του σώματος. Η μελέτη δείχνει ότι το RAC1 μπορεί να δείχνει στο σπερματοζωάριο τον δρόμο προς ένα ωάριο, βοηθώντας το να «μυρίζει» τον στόχο του.

Επιπλέον, η παρουσία του RAC1 φαίνεται να βοηθά το σπερματοζωάριο να πραγματοποιήσει το σαμποτάζ του. Οι ερευνητές το απέδειξαν εισάγοντας έναν αναστολέα RAC1 σε έναν μεικτό πληθυσμό σπέρματος. Πριν από την εισαγωγή του, το σπερματοζωάριο με τον t-haplotype «δηλητηρίαζε» στην ομάδα τους φυσιολογικούς γείτονές του, προκαλώντας τους να κινούνται σε κύκλους. Όταν ο αναστολέας εξουδετέρωσε τη RAC1, το βρόμικο κόλπο των σπερματοζωαρίων δεν λειτούργησε πλέον και το κανονικό σπέρμα άρχισε να κινείται προοδευτικά.

«Η ανταγωνιστικότητα του κάθε σπέρματος φαίνεται να εξαρτάται από το βέλτιστο επίπεδο ενεργής RAC1. Η μειωμένη ή η υπερβολική δραστηριότητα RAC1 παρεμποδίζει την αποτελεσματική κίνηση προς τα εμπρός», λένε οι ερευνητές.

Στη μελέτη τους, οι ερευνητές είδαν ότι πολλά σπέρματα χωρίς το αντίδοτο κυριολεκτικά κολυμπούσαν σε κύκλους μέχρι να πεθάνουν, ενώ οι ανταγωνιστές τους φορτίζονταν και έτρεχαν κατευθείαν μπροστά.

«Τα δεδομένα μας επισημαίνουν το γεγονός ότι τα σπερματοζωάρια είναι αδίστακτοι ανταγωνιστές. Οι γενετικές διαφορές μπορούν να δώσουν στο μεμονωμένο σπερματοζωάριο ένα πλεονέκτημα στον αγώνα της ζωής, προωθώντας έτσι τη μετάδοση συγκεκριμένων γονιδιακών παραλλαγών στην επόμενη γενιά», επισημαίνουν οι ερευνητές.

 

Με πληροφορίες από: