A megtermékenyítés pillanatait általában valahogy úgy képzeljük el, ahogy például a Nicsak, ki beszél! című film nyitójelenetében ábrázolják:
Közülük néhányan már az elején kihullanak, néhányan eltévednek vagy egyszerűen megállnak. A petesejtet végül az a hímivarsejt termékenyíti meg, amely a leggyorsabbnak bizonyul, de hogy pontosan melyik lesz az, az véletlenszerű. Legalábbis a szakértők egészen mostanáig így gondolták.
Véletlenszerű? Aligha!
A washingtoni Pacific Northwest Research Institute kutatója, Joe Nadeau szerint azonban ez nem egészen így van. A véletlenszerű megtermékenyítés ugyanis jól meghatározott genetikai megoszláshoz vezetne az utódok körében.
Nadeau és kollégái azonban kísérleteik és korábbi kutatások adatai alapján többször is megfigyelték, hogy bizonyos génváltozatok (allélok) nagyobb eséllyel kerülnek össze az utódokban a többinél. Ez pedig a szakértők szerint arra utalhat, nem a véletlen műve, hogy melyik spermium termékenyíti meg a petesejtet.
A kutatók szerint ehelyett arról van szó, hogy a petesejt is aktívan részt vesz a folyamatban, és szerepet vállal a számára kedvező hímivarsejt kiválasztásában. Az elmúlt évek tudományos eredményei alapján amúgy is egyre több dolog támasztja alá, hogy
A petesejt a Charles Darwinig visszamenő hagyományos felfogás szerint nagy, tétlen és lassú, szemben a gyors és mozgékony spermiumokkal, amelyek a megtermékenyítés aktív főszereplői.
Ragacsos szűrők
Ez az egyoldalú kép csak az 1970-es években kezdett megváltozni, ahogy egyre több jelét találták a kutatók arra, hogy a nőstények nagyon is képesek beleszólni a megtermékenyítés kimenetelébe – a párosodás után is.
Igazán meggyőző bizonyítékokkal azonban hosszú ideig senkinek nem sikerült előállni, elsősorban a megtermékenyítés nehéz tanulmányozhatósága miatt. Így az sem véletlen, hogy az első áttöréseket a területen olyan fajoknál sikerült elérni, ahol a megtermékenyítés a testen kívül zajlik.
Azt egy ideje már tudjuk, hogy az ilyen fajok nőstényei gyakran egy fehérjékben gazdag folyadékkal vonják be petesejtjüket. 2013-ban Matthew Gage, a Kelet-Angliai Egyetem kutatója aztán azt is igazolta, hogy ez a bevonat olyan kémiai jeleket tartalmaz, amelyek
Amikor Gage lazacok és pisztrángok ikráit a kétfajta hal hímivarsejtjeinek keverékével kezelte, ezek 70 százalékban a velük egy fajba tartozó spermiumokkal termékenyültek meg. Ami jóval magasabb arány, mint amit a véletlen számlájára lehetne írni.
Úszóverseny helyett akadálypálya
A nőstényeknek ugyanakkor a belső megtermékenyítés során is megvannak a saját módszereik a válogatásra. Egyesek reprodukciós vezetéke például igazi labirintus, kanyarokkal és zsákutcákkal, amelyek segítenek megszűrni a spermiumok állományát.
Mások, főleg azon fajok tagjai, amelyben egy nőstény egyszerre több hímmel is párosodik, hónapokig képesek megőrizni a nekik kedvező egyedhez tartozó hímivarsejteket. Megint mások, köztük a tyúkok is, párzás után ki tudják lökni testükből egyes hímek ivarsejtjeit.
Ezek a módszerek elsősorban arra szolgálnak, hogy Hogy egy párzás során melyik hímivarsejt ér célba, azt azonban a kutatók többsége továbbra is véletlenszerűnek hitte.
A mendeli öröklődés
A megtermékenyítés véletlenszerűségét olyannyira elfogadott tényként kezelték, hogy a genetikának is az egyik alapköve. Az öröklődés Gregor Mendel által 1866-ban leírt szabályai szerint a szülők minden génből két másolatot hordoznak, amelyek aztán véletlenszerűen osztódnak szét a csak egy másolatot hordozó ivarsejtekben.
Ha mindkét szülő heterozigóta (Bb), vagyis ugyanazon génnek két különböző változatát (B és b) hordozzák, utódaik fele heterozigóta (Bb), fele pedig homozigóta (BB, illetve bb) lesz. Ez azonban csak akkor igaz, ha a megtermékenyítés valóban véletlenszerű.
Ha viszont a petesejt és a spermiumok valamilyen módon befolyásolni tudják, hogy mely ivarsejtek vesznek részt a zigóta létrehozásában, ezek az arányok nagyon megváltozhatnak.
Rakoncátlan számok
Nadeau kutatócsoportja pontosan valami ilyesmit vett észre 2005-ben. A szakértők két gén egerekben való öröklődését tanulmányozták, és ezek alléljainak utódokban való eloszlása sehogy sem akart megfelelni a mendeli számoknak.
Nadeau azért kezdte tanulmányozni a két kérdéses gént, hogy kiderítse, azok egymásra hatása hogyan befolyásolja a hererák (a rák leginkább öröklődő formája) kialakulásának kockázatát.
Először olyan nőstény egereket tenyésztett ki, amelyek a Dnd1 nevű gén egy egészséges és egy rákra hajlamosító változatát hordozták, és ezeket pároztatták az Apobec1 gén szintén két allélját hordozó hímekkel. Az utódok génváltozatainak eloszlása ebben az esetben még teljesen megfelelt a mendeli szabályoknak.
Amikor azonban megváltoztatták a leosztást, és a nőstények hordozták a Apobec1 két verzióját, a hímek pedig a Dnd1 beteg és egészséges allélját, a dolgok furcsa fordulatot vettek. Az utódoknak ugyanis csak 27 százaléka hordozta az Apobec1 vagy a Dnd1 mutáns változatát, a várt 75 százalék helyett.
Mi lehet az ok?
A kutatók persze tisztában voltak azzal, hogy az allélgyakoriságot sok dolog befolyásolhatja.
- Például előfordulhat, hogy azok a megtermékenyített petesejtek, amelyekbe két betegségre hajlamosító génmásolat is jut, a fejlődés korai szakaszában elpusztulnak. Ez megváltoztatná a homozigóták és heterozigóták arányát, de egyben az utódok számát is csökkentené. Nadeau egerei azonban ugyanannyi kisegeret hoztak világra, mint amennyit az első kísérletben.
- Következő magyarázatként az merült fel, hogy a gének mutáns változatai talán befolyásolják a spermiumok teljesítőképességét, így az ezeket hordozó hímivarsejtekből kevesebb jut el a petesejtekig. Azonban ez a felvetés sem bizonyult helytállónak.
A szakértők további eshetőségeket is megvizsgáltak, amelyek befolyásolhatták a különös arányok kialakulását, majd sorra cáfolták ezeket.
Végül csak az a lehetőség maradt: a megtermékenyítés során előnyben részesülnek
Ezt eddig senki sem vette észre?
Tette fel a kérdést Nadeau, aki neki is állt átnézni a szakirodalmat. Hamarosan több olyan esetre is ráakadt, ahol megmagyarázhatatlan volt az utódok körében bizonyos génváltozatok előfordulási aránya. Az is kiderült azonban, hogy ennek kapcsán korábban senki sem kezdte azt vizsgálni, hogy talán az ivarsejtek „válogatóssága” állhat a háttérben.
Ehelyett mindenki elintézte azzal a problémát, hogy azért lehet kevesebb bizonyos allélpárokból, mert ezek embrionális korban halált okoznak. Nadeau azonban úgy sejti, hogy az esetek egy részében biztosan nem erről van szó.
Az egyik általa megtalált tanulmányban, Roseline Godbout, az Albertai Egyetem kutatója társaival a DDX1 nevű fehérje szerepét vizsgálta egy öröklődő gyermekkori daganatos betegség, a retinoblasztóma kialakulásában.
Azok az egerek, amelyek genomjában a DDX1 génje csak egy működő másolatban szerepelt, egészségesek voltak. Amikor Godbout ilyen heterozigóta hímeket és nőstényeket pároztatott egymással, az utódok között egyetlen olyan sem akadt, amelyekből hiányzott volna a gén. Pedig a mendeli szabályok szerint a kisegerek negyedének ilyennek kellett volna lennie.
A szakértők arra a következtetésre jutottak, hogy a DDX1 annyira fontos, hogy azok a homozigóták, amelyekből teljesen hiányzik a működő gén, a megtermékenyítés után elpusztulnak. Nadeau azonban nem volt erről meggyőződve, így írt a szerzőknek, és rákérdezett, hogy az embriókori halálozást megerősítették-e valahogy. Mint kiderült, erre nem került sor. Majd azt is megkérdezte, hogy megvizsgálták-e annak lehetőségét, hogy esetleg az okozhatja a különös arányokat, hogy az ivarsejtek velük ellenkező genotípusú ivarsejteket preferálnak. Erre is nemleges volt a válasz.
Udvarló ivarsejtek
Nadeau-t nagyon meglepte, hogy a genetikailag „elfogult” megtermékenyítés ötlete eddig senkiben sem merült fel, holott bőven vannak olyan öröklődési adatok, amelyekre ez a legjobb magyarázat. Új hipotézisének összefoglalója Udvarolnak-e az ivarsejtek? címmel jelent meg a Genetics októberi számában. A tanulmánnyal a kutató fel akarja hívni a figyelmet arra a keveset kutatott problémára, hogyan befolyásolhatják a petesejtek és a hímivarsejtek interakciói a megtermékenyítést.
Nadeau ugyanakkor azzal is tisztában van, hogy tényleges bizonyítékai egyelőre nincsenek arra, hogyan képesek az ivarsejtek kiválogatni a számukra kedvező géneket hordozó, ellenkező nemű sejteket. De ötletei már erre is akadnak.
Az egyik magyarázat például az lehet, hogy a B vitaminok játszanak szerepet a folyamatban. Ezekről ugyanis már bebizonyosodott, hogy részt vesznek az ivarsejtek közti kommunikációban. Nadeau szerint a jelzések minősége például szolgálhat alapul arra, hogy egy petesejt és egy spermium mennyire vonzódik egymáshoz.
Bármi is legyen azonban a háttérben zajló mechanizmus, ha Nadeau-nak igaza van, alapvetően megváltozhat a megtermékenyítéssel kapcsolatos képünk. És ha jobban belegondolunk, egyáltalán nem lenne meglepő, ha a petesejt is aktív szerepet játszana a hímivarsejtek közötti válogatásban. Elvégre számára is ugyanolyan fontos a folyamat végkimenetele.
(Kiemelt fotó: Thinkstock)
