Самка павиана анубиса может спариться с определенным самцом, но это не гарантирует, что он станет отцом ее детеныша. Процесс выбора отца потомства не завершается после спаривания: сперматозоиды, не подходящие генетически самке, удаляются в ее репродуктивной системе.
В биологии существует механизм полового отбора, известный как «скрытый выбор самки». В этом случае самка вступает в спаривание с разными самцами, однако оплодотворению подвергаются яйцеклетки лишь благодаря сперматозоидам одного из половых партнеров. Этот скрытый отбор реализуется внутри репродуктивной системы посредством дискриминации сперматозоидов – физиологической реакции влагалища, которая зависит от характеристик спермы и способствует оплодотворению одних сперматозоидов, исключая другие.
По мнению исследователей, предпочтение самки может определяться генетическим составом самца, переданным посредством сперматозоидов. В первую очередь, это касается генов главного комплекса гистосовместимости – участка генома, выполняющего функцию распознавания патогенов и контроля иммунной реакции. У индивидуумов, связанных родственными узами, данный участок генома имеет сходную структуру.
По мнению ученых, при выборе партнера животные отдают предпочтение особям с генетически отличным набором аллелей главного комплекса гистосовместимости. Такой выбор позволяет избежать инбридирования, повышает генетическое разнообразие потомства и увеличивает его шансы на выживание.
Ранее дискриминация сперматозоидов была зафиксирована только у грызунов. У более крупных млекопитающих, например, у приматов, не было обнаружено данных, подтверждающих наличие аналогичного механизма внутреннего отбора. Также не было получено убедительных доказательств того, что отбор сперматозоидов определяется их генетическим составом.
Чтобы понять суть этой проблемы, международная группа ученых представила статью, в которой опубликована в журнале PLOS Biology, изучила популяцию из 13 павианов анубиса (Papio anubis), девять самок и четыре самца, находящиеся на содержании во французском центре изучения приматов.
Прежде всего, ученые провели картирование ДНК у каждого животного, уделив особое внимание генам главного комплекса гистосовместимости, а также генам, отвечающим за распознавание генетически отличного и сходного материала. Помимо этого, исследователи обучили самок, чтобы они подходили за угощение и позволяли быстро забирать у них образцы из влагалища.
Для осуществления спаривания как между родственниками, так и между неродственными особями, самцов и самок помещали в общие вольеры. Образцы биологических материалов от самок брали до спаривания и через четыре часа после него, чтобы оценить реакцию их организма на воздействие различных сперматозоидов.
В конечном итоге исследования показали, что попадание спермы от разных самцов вызывает изменения в среде репродуктивной системы самок, которые могут как затруднять, так и облегчать дальнейшее продвижение сперматозоидов к яйцеклетке.
При скрещивании самок с самцами, имеющими близкие гены главного комплекса гистосовместимости, отмечалось существенное снижение pH влагалища. В результате создавалась более кислая среда, что уменьшало вероятность оплодотворения. Однако при спаривании с генетически отличными самцами pH влагалища оставался стабильным или снижался в незначительной степени, обеспечивая более подходящие условия для сперматозоидов и увеличивая вероятность наступления беременности.
Исследователи также выявили, что после спаривания с самцами, имеющими близкое генетическое родство, во влагалище наблюдалось повышение активности генов, отвечающих за воспалительные процессы и иммунные сигнальные пути, что подразумевает взаимодействие иммунных клеток для согласования защиты от внешних угроз.
Такой выраженный иммунный ответ на нежелательные сперматозоиды указывает на способность организма самки идентифицировать их и инициировать защитную реакцию, препятствующую оплодотворению. Исследователи пришли к заключению, что, используя механизм распознавания сперматозоидов, организм самки активно влияет на генетическое разнообразие потомства.