В янтаре, возраст которого оценивается примерно в 100 миллионов лет, были найдены окаменелые сперматозоиды, сохранившиеся в останках древних самок остракод. Это открытие предоставило беспрецедентную возможность для изучения эволюции репродуктивных процессов.
Международная группа палеонтологов из Лондонского университета королевы Марии и Китайской академии наук в Нанкине провела анализ останков 39 ракушек остракод, которые были обнаружены в куске янтаря. Среди них оказался 31 представитель ранее не описанного вида Myanmarcypris hui. Считается, что этот вид обитал в прибрежных и внутренних водах, на территории современной Мьянмы.
С помощью рентгеновской микроскопии ученые создали трехмерные компьютерные модели остракод, заключенных в янтарь, и выявили наличие репродуктивных органов внутри некоторых из них, включая пенисы у самцов и придатки и семенные сосуды у самок.
Ученые обнаружили окаменелые образцы спермы в останках, что позволяет предположить, что некоторые ракообразные спаривались незадолго до того, как попали в смолу. Это открытие назвали «чрезвычайно редкой возможностью» узнать больше об эволюции репродуктивного процесса. Результаты работы опубликованы в журнале Proceedings of the Royal Society B.
Находка уникальна, ведь ископаемые остракоды с сохранившимися органами встречаются крайне редко. Кроме того, обнаруженные в них сперматозоиды — самые древние на сегодня, им около 100 миллионов лет. До этого старейшие образцы спермы были вдвое моложе: их нашли в 2015 году в коконе червя из Антарктиды, а самые древние мужские гаметы ракушковых, обнаруженные до настоящего времени, датировали 17 миллионами лет (обнаружены в 2014 году в Австралии). Кроме того, открытие показывает, что у этих ракообразных гигантские сперматозоиды, и органы для их передачи самке появились 100 миллионов лет назад.
Для увеличения вероятности оплодотворения многие животные производят большое количество мелких сперматозоидов. Однако некоторые виды, такие как плодовые мушки и современные остракоды, формируют лишь небольшое число крупных клеток, размеры которых в отдельных случаях могут приближаться к длине тела самого животного. По мнению исследователей, в подобных ситуациях вероятность оплодотворения яйцеклетки возрастает пропорционально увеличению размера мужских гамет.
Исследователи полагают, что в процессе размножения самцы ракушковых используют специальные «крюки» на пенисе, чтобы удерживать самок. После этого они проталкивают крупные сперматозоиды по каналам в теле самки. Затем гаметы перемещаются в семенные сосуды, где хранятся до момента созревания яйцеклеток, готовых к оплодотворению.
Ранее ученые полагали, что применение массивных сперматозоидов рано или поздно приводит к вымиранию вида. «В конце концов, это огромные затраты для животных. Необходимо производить крупные сперматозоиды, репродуктивные органы занимают много места в теле, гораздо больше, чем у других видов, а спаривание длится долго», — рассказала Ренате Мацке-Караш, геобиолог из Университета Людвига-Максимилиана в Мюнхене и руководитель исследования.
По ее словам, на первый взгляд, данный способ размножения кажется нелогичным с точки зрения эволюции. Однако последние исследования показывают, что он остается действенным для остракод на протяжении более чем 100 миллионов лет, что свидетельствует о том, что размножение с помощью гигантских сперматозоидов может быть эволюционно выдержанным и представлять собой успешную репродуктивную стратегию.
«Мацке-Караш подчеркнула, что половое размножение, при котором используются очень крупные сперматозоиды, должно приносить значительную пользу. Для подтверждения того, что использование крупных мужских гамет является важным преимуществом для выживания вида, а не случайный эволюционный процесс, исследователям необходимо определить, когда возникла такая форма размножения.