Разные сперматозоиды одного мужчины несут разные гены? Новые данные ученых

Долгое время в биологии и медицине господствовало простое и логичное представление: все сперматозоиды одного здорового мужчины генетически идентичны. Отличаются они только формой, подвижностью и скоростью. А значит, выбирая для ИКСИ самый «красивый» и быстрый сперматозоид, эмбриолог решает исключительно прикладную задачу — повысить шанс на оплодотворение. Генетическая информация будущего ребенка от этого выбора не зависит.

Шведские исследователи из Уппсальского университета под руководством Симоны Иммлер поставили это утверждение под сомнение. И их работа, опубликованная в авторитетном журнале PNAS, заставляет взглянуть на процесс оплодотворения совершенно иначе.

Эксперимент, который меняет картину

Ученые работали с данио-рерио — классическим модельным объектом биологии развития. Они разделили сперму одних и тех же самцов на две группы.

Первая группа (SAT) — «быстрая». Сперматозоидам сразу давали возможность оплодотворить икру, пока они максимально активны.

Вторая группа (LAT) — «долгоиграющая». Оплодотворение проводили только после того, как половина сперматозоидов теряла подвижность. Для каждого самца этот момент определяли индивидуально под микроскопом, и он оказался удивительно стабильным — в среднем 25 секунд после активации.

Чтобы исключить влияние случайных факторов, исследователи уравняли шансы на оплодотворение: в группе LAT брали вдвое больше спермы. А икру использовали только свежайшую — собранную не позднее чем за минуту до эксперимента.

Потомство «быстрых» и «долгоиграющих» сперматозоидов различается

Мальки, рожденные от «долгоиграющих» сперматозоидов, демонстрировали **более высокую выживаемость** в первые сутки жизни. Но самое интересное проявилось во взрослом возрасте.

Самцы, выросшие из LAT-сперматозоидов:

1. имели сперму, более богатую подвижными гаметами;
2. сами сперматозоиды у них были быстрее, чем у их братьев из SAT-группы;
3. успешность оплодотворения у таких самцов оказалась на 4% выше;
4. самки, спаривавшиеся с ними, выметывали на 20% больше икры (у данио-рерио самки способны регулировать количество икры в ответ на «качество» самца).

Кроме того, на ранних стадиях развития (через 8 часов после оплодотворения) в группе SAT в **80%** икринок обнаруживались клетки в состоянии апоптоза — запрограммированной гибели. В группе LAT таких икринок было только **50%**.

Эффект прослеживался и во втором поколении. Потомство LAT-самцов и LAT-самок оставляло больше нормально развивающихся яиц, чем потомство SAT-особей. Причем у самок преимущество проявлялось в выживаемости потомства, у самцов — в репродуктивных показателях.

Генетика или эпигенетика?

Различия между группами могут объясняться двумя механизмами.

Генетический: сперматозоиды действительно несут разный набор генов. Это означает, что в процессе созревания половых клеток (мейоза) отбор затрагивает не только целые организмы, но и отдельные гаметы. Раньше считалось, что такое возможно только у растений — там пыльцевые зерна конкурируют друг с другом за прорастание. У животных подобный механизм, «гаплоидный отбор», долгое время отрицали.

Эпигенетический: ДНК в сперматозоидах одинакова, но по-разному модифицирована (например, метилирована). Эти модификации влияют на активность генов и могут передаваться потомству.

Авторы исследования склоняются к **генетической** природе различий. Если это подтвердится, биологию размножения ждет серьезный пересмотр.

Что это значит для репродуктивной медицины?

Исследование проведено на рыбах, не на людях. Прямых доказательств того, что сперматозоиды человека так же гетерогенны по генетическому составу, пока нет.

Но фундаментальные механизмы передачи наследственной информации у позвоночных универсальны. И если гаплоидный отбор работает у данио-рерио, высока вероятность, что он работает и у млекопитающих, включая человека.

Это открывает новые горизонты:

1. выбор сперматозоида для ИКСИ перестает быть чисто «механическим» вопросом;
2. появляется потенциальная возможность отбирать не просто подвижные и морфологически нормальные гаметы, а носителей определенных генетических вариантов;
3. возможно, именно разнокачественностью сперматозоидов объясняются некоторые случаи неудач в программах ЭКО при формально нормальных показателях спермограммы.

Пока это только гипотезы. Но сама постановка вопроса — о том, что разные сперматозоиды одного мужчины могут нести разную генетическую информацию, — уже означает шаг вперед.