Повечето мъжки бозайници носят скъпоценен товар в ужасно несигурен пакет. Външните тестиси - които се люлеят деликатно извън коремната кухина в открито, тънкокосово чувалче - са чувствителни, фини и правят явно очевидна цел за всички врагове на мъжете (както и футболни топки, бездомни колене и мебели на ниво талия). Така че не е изненадващо, че еволюцията на спускащите се тестиси дефилира и обезсърчава биолозите в продължение на десетилетия.
Свързано съдържание
- Дългата, навиваща приказка за науката за спермата
Изследване, публикувано днес в PLOS Biology, предлага отговор на един от най-големите дебати на мистерията: дали най-ранните ни предци ги носеха или сваляха? Изследователите стигат до заключението, че първите бозайници вече са имали тази поразителна черта, като хилядолетия потомци след това наследяват семейните бижута при пълна показност. И все пак странно изглежда, че оттогава вътрешните тестиси са се развили поне четири отделни пъти.
По време на ембрионалното развитие при мъжете репродуктивните структури се превръщат в протоестетици дълбоко в корема (при жените тези същите структури продължават да образуват яйчници). Преди раждането тестисите се спускат надолу през корема и в скротума при двуетапен процес. Тази низходяща миграция се движи чрез действието на два ключови гена, INSL3 и RXFP2 . Изтриването на някой от тези „скротални гени“ при мишки напълно деактивира траекторията на тестисите на юг.
Малкото човешки мъже, които са родени с неразкрити тестиси (между 2 и 4 процента), могат да бъдат изправени пред проблеми: ако състоянието продължава в зряла възраст, това може да допринесе за херния, безплодие и рак на тестисите. Но за съвсем различна група бозайници това, че изобщо няма скротум е норма. Бозайнически вид от рода Афротерия - който включва слонове, манати, нос златни къртици и скални хиракси - вместо това запазват тестисите си в корема в състояние, наречено „тестикондия“.
Тези различаващи се черти са поставили пъзел за еволюционните биолози: Общият прародител на всички живи бозайници, като афротерийците и женските бозайници, е държал ценните си репродуктивни органи в корема си? Или като хората и повечето други родове от бозайници, носеше ли ги извън тялото си, за да виждат всички? Тъй като меките тъкани като тестисите запазват лошо в записа на вкаменелости, не остават никакви физически доказателства за тестисите на предците и местоположението на тестисите на предците от бозайници остава неизвестно.
Водещият автор Вираг Шарма и старши автор Майкъл Хилер, геномици от Института за молекулярна клетъчна биология и генетика Макс Планк в Дрезден, Германия, взеха генетичен подход към дебата. Знаейки колко критични са скроталните гени за спускане на тестисите, те разсъждават, че сравняването на тези гени в различни родове от бозайници би осигурило най-директния път за определяне на състоянието на предците. (Този метод заобикаля ограниченията на вкаменелостите, което понякога може да доведе до противоречива или неясна информация за свързаността между видовете.)
„Да можем да използваме молекулярни данни, за да отговорим на въпрос като това е нещо, което не бяхме в състояние да направим преди 10 години“, казва геномикът на националния зоопарк Smithsonian Наталия Прадо-Овиедо, която не е била свързана с изследването. Важното е, че методът на Шарма и Хилър „работи [с всяка интерпретация на записа на изкопаемите]“.
Бихте могли да мислите, че еволюцията на тестисите ще бъде плод с ниско увисване, но се оказва, че картината е много по-сложна, отколкото биха могли да си представят изследователите. Слоновете са само една група с тестиси, сгушени в корема. (балуда / Пиксабай) Когато Шарма сравнява скроталните гени при 71 бозайници, той открива, че четири афротерийски вида, които нямат спускащи се тестиси - манати, нос златни къртици, носове слонове носове и тенреки (миниатюрни бозайници, които приличат на таралежи, приличат на таралежи) - всички носели несъществуващи копия на скроталните гени . След това Шарма използва тази генетична информация, за да определи кога един от гените е загубил функционалност при всеки вид. Когато гените станат нефункционални, вече няма натиск за поддържане на кохерентност и те започват да разлагат и натрупват мутации от пренебрегване. Колкото повече грешки носи една генна последователност, толкова по-дълго е вероятно тя да бъде загубена.
Работейки назад, Шарма също проследява загубата на спускане на тестисите при всичките четири вида до преди 23-83 милиона години - случаи, все по-нови от прогнозираното разминаване на афротерийската линия преди 100 милиона години. За разлика от други бозайници, тъй като афротерийците се отделиха от основната глутница, тестисите им не успяха да направят същото.
Шарма също откри, че видовете генетични грешки, открити при тези четири вида, се различават един от друг и очевидно се появяват в отделни моменти във времето. Ако бяха идентични мутации, Шарма щеше да заключи, че един-единствен аскротален прародител е предал еднакви разбити гени върху всичките четири вида наведнъж. Но вариацията показа, че скрота изчезва при четири отделни случая в хода на еволюционната история. С други думи, еволюцията „самостоятелно измислени“ неразкрити тестиси четири пъти.
Учените от години знаят, че едно от най-важните предимства на скрота е вентилацията: сперматозоидите от бозайници узряват и се съхраняват по-добре при температури от 2, 5 до 3 градуса по Целзий по-ниски от останалата част от тялото, а изхвърлянето на тези органи ги поддържа хладни. Но ние сме далеч по-малко сигурни дали това е причината еволюирането на скрота. Това е класическа дилема на петел и яйца: тестисите може да са избягали от корема, защото температурите са станали прекалено вдигнати, или сперматозоидите може да са се приспособили да обичат студа, защото вече са били прокудени по някаква друга причина.
(Други теории изобилстват, включително идеята, че тестисите са орнаменти, които се гордеят с мъжката мъжество. Или може би, както вярва педиатричният уролог Джон Хътсън, тестисите са били изгонени като страничен продукт - или грешка - на друго анатомично пренареждане.)
Но ако температурата е основният фактор, все още има един изследовател на пъзела, който трябва да отговори. Слоновете и слоновите носове - които и двата държат тестисите си затворени в корема - имат вътрешни телесни температури, подобни на тези при хората. Как се справят?
За афротерийците разходите (експозиция, уязвимост) могат просто да надхвърлят ползите (малко по-хладна температура), казва Хилър. Или може би тези бозайници използват все още неразкрит метод за поддържане на хлад. За да привържат тези явления към задържане на тестисите, генетиците вероятно ще трябва да обединят силите си с физиолозите.
„Не можем да разчитаме само на генетиката или само на вкаменелостите“, казва компютърната биолог Мелиса Уилсън Сайърс от Аризонския държавен университет. „Геномиката е мощна, но трябва да я разберем в съзвучие с естествената история и анатомия.“
Засега останалите сме оставени да висят.
