Biologen beobachten eine molekulare „Übergabe“, die eine Schlüsselrolle bei der Fortpflanzung spielt

Jeder betrachtet Spermien als ausschließlich von Männern produziert. Nun, es stellt sich heraus, dass auch Frauen zu dem beitragen, was ein Spermium zu einem Spermium macht.

Laut den Centers for Disease Control and Prevention werden fast 20 % der Paare in den Vereinigten Staaten nach einem Jahr des Versuchs nicht auf natürliche Weise schwanger. Bei Arten mit innerer Befruchtung, wie dem Menschen, hängt die Fähigkeit einer Frau, schwanger zu werden und eine Schwangerschaft auszutragen, von effektiven Wechselwirkungen zwischen Spermien und dem weiblichen Fortpflanzungstrakt (FRT) ab. Wenn diese Wechselwirkungen fehlerhaft sind, kann das Ergebnis eine gescheiterte Schwangerschaft sein. Daher ist es von entscheidender Bedeutung, die Faktoren zu verstehen, die zur Lebensfähigkeit der Spermien zwischen Kopulation und Befruchtung beitragen.

Ein Forschungsteam des Department of Biology des Syracuse University College of Arts and Sciences und der Cornell University unter der Leitung von Steve Dorus, außerordentlicher Professor für Biologie an der Syracuse University, hat die Lebensgeschichte des Spermas der Fruchtfliege (Drosophila melanogaster) untersucht, um es besser zu verstehen molekulare Kontinuität zwischen männlichen und weiblichen Fortpflanzungsorganen – mit anderen Worten, wie die männlichen und weiblichen Fortpflanzungsorgane die Spermien vor der Befruchtung lebensfähig halten. Ihre Ergebnisse, veröffentlicht am 7. März 2022 im Journal Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), werfen ein Licht auf wichtige Ereignisse, die bei Unfruchtbarkeit eine Rolle spielen könnten und bisher kaum verstanden wurden.

Das Team, zu dem auch Mitglieder des Zentrums für reproduktive Evolution der Syracuse University gehören, untersuchte die Veränderungen der Zusammensetzung von Fruchtfliegensperma, beginnend kurz nachdem sie die Hoden verlassen, nach der Befruchtung und schließlich nach längerer Lagerung im FRT. Fruchtfliegen sind leistungsstarke Modellorganismen für Untersuchungen wie diese, da sie im Labor einfach zu kultivieren sind, eine kurze Generationszeit haben und ihre Genetik gut verstanden ist. In ihrer Studie deckte die Gruppe auf, dass sich das Proteom oder die Proteinzusammensetzung der Spermien nach der Übertragung auf das FRT erheblich verändert.

Bei Arten mit innerer Befruchtung geht die „Entwicklungsreise“ eines Spermiums – auf dem Weg zu seinem endgültigen Bestimmungsort, der Befruchtung einer Eizelle und dem Beginn eines neuen Lebens – über die männlichen und weiblichen Fortpflanzungsorgane hinaus. Nachdem die Spermien den Hoden verlassen haben, wandern sie durch die Samenbläschen des Mannes und steigen durch den Ejakulationsgang ab, wo sie sich mit den Proteinen der Samenflüssigkeit vermischen. Das Team fand heraus, dass viele dieser Samenproteine ​​nach und nach verloren gehen, nachdem die Spermien über den Ort der Befruchtung innerhalb der FRT hinaus wandern.

Umgekehrt beginnen von Frauen stammende Proteine, die den Spermien bei Funktionen wie dem Energiestoffwechsel helfen können, sich unmittelbar nach der Paarung mit den Spermien zu assoziieren, was eine Änderung der Wachsamkeit von Proteinen bedeutet. Nach mehreren Tagen der Lagerung im FRT stellte das Forschungsteam überrascht fest, dass fast 20 % der Spermienproteine ​​durch Proteine ​​weiblichen Ursprungs ersetzt worden waren. Die weiblichen Beiträge unterstützen die Lebensfähigkeit der Spermien während der verlängerten Zeit zwischen Kopulation und Befruchtung. Diese „Übergabe“ bei der Aufrechterhaltung der Lebensfähigkeit von Spermien von Männern zu Frauen bedeutet, dass Spermien materiell das Produkt beider Geschlechter sind, und dies kann ein entscheidender Aspekt der Fortpflanzung bei allen Arten mit innerer Befruchtung, einschließlich Menschen, sein.

Durch die Untersuchung der intimen Art und Weise, wie Spermien während der letzten Stadien der funktionellen Reifung mit der FRT interagieren, fördert die Forschung des Teams das Verständnis der tierischen Fruchtbarkeit und des Beitrags jedes Geschlechts zum Fortpflanzungserfolg.