Tutti gli spermatozoi svolgono la stessa funzione di base: fecondano gli ovociti. Ma in un nuovo studio, i ricercatori hanno scoperto che le dimensioni contano ed è la femmina che spinge lo sperma a essere grande o piccolo.
Gli spermatozoi sono disponibili in una grande varietà di dimensioni. Ad esempio, il parassitoide wasp Piscina Cotesia Pochi nuotatori sono lunghi meno di un millesimo di centimetro, mentre i moscerini della frutta producono sperma con code di 2,3 pollici (6 cm) che si arrotolano strettamente per adattarsi ai loro corpi delicati.
Nel nuovo studio, i ricercatori hanno deciso di determinare come la dimensione dello sperma varia tra le specie e cosa potrebbe causare le differenze.
“Abbiamo tutti questi studi che mostrano prove che la selezione naturale spinge le dimensioni degli spermatozoi in specie diverse a essere più grandi o più piccole, ma volevamo dare un’occhiata più da vicino e cercare le tendenze tra le specie”, ha affermato l’autore principale Ariel Kehrl. Ricercatore post-dottorato in biologia evolutiva presso l’Università di Stoccolma.
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Kahrl e colleghi hanno esaminato i dati di 3.200 specie e hanno scoperto un principio di controllo che determina la dimensione dello sperma in una specie: le femmine con piccoli tratti riproduttivi guidano una maggiore produzione di spermatozoi e la necessità di una diffusione diffusa dello sperma riduce lo sperma attraverso scale temporali evolutive.
Ecco perché. Per la maggior parte, gli animali usano due metodi di riproduzione sessuale. Il primo gruppo, che comprende mammiferi, insetti e uccelli, è costituito da fertilizzanti interni che trasportano le uova all’interno dei loro corpi. Al contrario, i fertilizzanti all’aperto rilasciano le loro uova nell’ambiente sperando per il meglio. In generale, queste specie vivono nell’acqua, come pesci e ricci di mare. In entrambe le modalità, tonnellate di sperma competono in una battaglia reale per il premio di fecondare un uovo, ma le sfide di ciascuna modalità esercitano un’incredibile pressione evolutiva sulla dimensione dello sperma.
“Abbiamo scoperto che il fertilizzante esogeno contiene spermatozoi molto piccoli perché deve produrne una tonnellata per arrivare alle uova”, ha detto Kehrl. La fecondazione esterna richiede l’espulsione di una nuvola di sperma, solitamente nell’acqua. Man mano che gli spermatozoi si diffondono, si diluiscono, quindi la strategia migliore è produrre quanti più spermatozoi possibile per aumentare la possibilità che almeno uno raggiunga l’uovo. Poiché l’animale ha una quantità limitata di energia da utilizzare per produrre lo sperma, non può permettersi di renderlo più grande di quanto dovrebbe essere.
È una situazione completamente diversa per i fertilizzanti per interni. “Pensiamo che per i fertilizzanti indoor, il sistema riproduttivo femminile influenzi il modo in cui gli spermatozoi combattono tra loro”, ha affermato il coautore dello studio John Fitzpatrick, assistente professore di biologia all’Università di Stoccolma. Nella fecondazione interna, gli spermatozoi operano in uno spazio ristretto, quindi la riproduzione diventa meno una caccia al tesoro e più simile a un gioco del re della collina. In questo caso, un volume maggiore potrebbe essere la soluzione migliore per eliminare altri spermatozoi, indipendentemente dal fatto che provengano dallo stesso padre o da potenziali padri diversi.
“Alcune di queste specie producono spermatozoi enormi, e se stai producendo spermatozoi enormi, non ne produrrai così tanti”, ha detto Kehrl. “Questi maschi avvolgono il loro sperma come un gomitolo di filo e lo passano.”
Oltre ai fertilizzanti per interni ed esterni, i ricercatori hanno esaminato una rara terza condizione riproduttiva chiamata sperma. La trasmissione dello sperma è simile a una miscela di fertilizzazione interna ed esterna; Ad esempio, una cozza di fiume può espellere lo sperma in un ruscello e questo sperma cavalcherà le correnti finché non verrà catturato da una femmina stazionaria che si nutre di filtri.
“Con la trasmissione dello sperma, hai questo effetto diluente perché lo sperma viene eiaculato nell’acqua, ma quando lo sperma entra nella femmina, si sviluppa rapidamente sotto le stesse pressioni che vediamo nel fertilizzante interno”, ha detto Fitzpatrick a WordsSideKick.com . Gli espulsori di sperma, tuttavia, hanno nuotatori più piccoli, che sono di dimensioni simili allo sperma di un fertilizzante all’aperto, probabilmente perché l’espulsione dello sperma nell’acqua stimola la creazione di più di loro, rendendoli piccoli. Ma una volta che la femmina succhia questi spermatozoi, gli spermatozoi più grandi tendono a vincere.
Nonostante sia un fertilizzante interno, gli esseri umani non hanno spermatozoi selvatici. Invece, lo sperma umano ha una lunghezza modesta di 0,002 pollici (0,005 cm), all’interno dell’intervallo osservato nei fertilizzanti all’aperto. Questo perché gli animali di grosso corpo hanno dotti riproduttivi che consentono allo sperma di diffondersi in modo simile al modo in cui lo sperma esterno si diffonde attraverso il fertilizzante.
Più piccolo è il sistema riproduttivo, maggiore è il volume di sperma. E per un moscerino della frutta, è quanto mai stretto. “Lo sperma di un moscerino della frutta è 20 volte la lunghezza del corpo di un animale”, ha detto Kehrl.
I ricercatori hanno pubblicato i loro risultati il 21 giugno sulla rivista Ambiente e sviluppo della natura.
Pubblicato originariamente su Live Science.
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