Majoritatea mamiferelor de sex masculin transportă marfă prețioasă într-un pachet grozav de precar. Testiculele externe - care se balansează delicat în afara cavității abdominale într-un sac expus, cu piele subțire - sunt sensibile, fine și fac o țintă evident evidentă pentru orice dușmani ai bărbaților (precum și fotbalul, genunchii rătăciți și mobilierul la nivelul taliei). Așadar, nu este de mirare că evoluția testiculelor descendente a declanșat atât biologi, cât și bemuseți biologi de zeci de ani.
Continut Asemanator
- Povestea lungă și plină de lichid a științei spermatozoizilor
Un studiu publicat astăzi în PLOS Biology oferă un răspuns la una dintre cele mai mari dezbateri ale misterului: primii noștri strămoși i-au purtat în sus sau în jos? Cercetătorii ajung la concluzia că primele mamifere aveau deja această trăsătură derutantă, cu milenii de descendenți după aceea moștenind bijuteriile familiei pe afișaj complet. Totuși, în mod ciudat, se pare că, de atunci, testele interne au evoluat de cel puțin patru ori separate.
În timpul dezvoltării embrionare la bărbații umani, structurile de reproducere se transformă în prototesturi adânci în abdomen (la femei, aceste aceleași structuri continuă să formeze ovare). Înainte de naștere, testiculele coboară prin abdomen și în scrot într-un proces în două etape. Această migrare în jos este pusă în mișcare prin acțiunea a două gene cheie, INSL3 și RXFP2 . Ștergerea oricăreia dintre aceste „gene scrotale” de la șoareci descarcă complet traiectoria testesului către sud.
Puținii bărbați umani care se nasc cu testicule nedescendente (între 2 și 4 la sută) pot avea probleme: dacă afecțiunea persistă până la vârsta adultă, poate contribui la hernii, infertilitate și cancer testicular. Dar, pentru un grup cu totul diferit de mamifere, faptul că nu are scrot deloc este norma. Speciile de mamifere din clada Afrotheria - care include elefanți, manate, alunițe de aur și hyraxes de rocă - își păstrează în schimb testiculele în interiorul abdomenului într-o condiție numită „testicondie”.
Aceste trăsături divergente au reprezentat un puzzle pentru biologii evolutivi: Strămoșul comun al tuturor mamiferelor vii, cum ar fi afroterianii și mamiferele feminine, și-a păstrat organele de reproducție valoroase în abdomenul său? Sau, la fel ca oamenii și majoritatea celorlalte linii de mamifere, le-a purtat în afara corpului său pentru ca toți să-l vadă? Deoarece țesuturile moi precum testiculele se păstrează slab în evidența fosilelor, nu există nicio dovadă fizică a testiculelor ancestrale, iar locația testiculelor ancestrale de mamifere a rămas evazivă.
Autorul principal Virag Sharma și autorul principal Michael Hiller, genomicieni la Institutul Max Planck de Biologie și Genetică Celulară Moleculară din Dresda, Germania, au adoptat o abordare genetică a dezbaterii. Știind cât de critice au fost genele scrotale pentru descendența testiculelor, ei au motivat că compararea acestor gene într-o varietate de linii de mamifere ar oferi cea mai directă cale pentru identificarea stării ancestrale. (Această metodă ocolește limitările înregistrării fosile, care poate produce uneori informații contradictorii sau vagi despre relația dintre specii.)
„A fi capabil să folosească date moleculare pentru a răspunde la o întrebare de genul acesta este ceva ce nu am reușit să facem acum 10 ani”, spune genomicista Smithsonian National Zoo, Natalia Prado-Oviedo, care nu a fost afiliată studiului. Important, metoda Sharma și Hiller „funcționează [cu orice interpretare a înregistrării fosile]”.
Ați crede că evoluția testiculului ar fi un fruct cu o agățare scăzută, dar se pare că imaginea este mult mai complexă decât și-ar fi putut imagina cercetătorii. Elefanții sunt doar un grup cu testicule amplasate în abdomen. (baluda / Pixabay) Când Sharma a comparat genele scrotale la 71 de mamifere, el a descoperit că patru specii afroteriene lipsite de testicule descendente - manatele, alunițele de aur, pelicula de elefant și tenrecii (mici mamifere cu insecte care seamănă cu arici) - toate purtau copii defuncte ale genelor scrotale . Sharma a folosit apoi aceste informații genetice pentru a se aproxima când una dintre gene a pierdut funcționalitatea la fiecare specie. Când genele devin nefuncționale, nu mai există presiune pentru a menține coerența și încep să se descompună și să acumuleze mutații din neglijență. Cu cât mai multe erori generează o secvență de gene, cu atât mai mult timp în urmă este probabil să fi fost pierdută.
Acționând înapoi, Sharma a urmărit, de asemenea, pierderea descendenței testiculare la toate cele patru specii până la 23-83 milioane de ani în urmă - cazuri mai recente decât divergența estimată a liniei afroteriene acum 100 de milioane de ani. Spre deosebire de alte mamifere, întrucât afroterianii s-au despărțit de pachetul principal, testiculele lor nu au reușit să facă același lucru.
Sharma a constatat, de asemenea, că tipurile de erori genetice găsite la aceste patru specii diferă între ele și, aparent, au apărut la puncte separate în timp. Dacă ar fi fost mutații identice, Sharma ar fi dedus că un singur strămoș ascrotal a trecut aceleași gene rupte pe toate cele patru specii simultan. Dar variația a arătat că scrota a dispărut în patru ocazii separate de-a lungul istoriei evolutive. Cu alte cuvinte, evoluția „a inventat independent” teste nedescendente de patru ori.
Oamenii de știință știu de ani de zile că unul dintre cele mai importante beneficii ale scrota este ventilația: spermatozoizii mamiferi se maturizează și se depozitează mai bine la temperaturi de 2, 5 până la 3 grade Celsius mai mici decât restul corpului, iar reciclarea acestor organe le menține răcoritoare. Dar suntem mult mai puțin siguri dacă acesta este motivul pentru care scrota a evoluat. Este o dilemă clasică a gălbenușului și a ouălor: testicele ar fi putut să fugă din abdomen, deoarece temperaturile au devenit prea toastice sau s-ar fi putut ca spermatozoizii să se fi adaptat pentru a iubi frisoana, deoarece au fost exonerați din alte motive.
(Alte teorii abundă, inclusiv ideea că testiculele sunt ornamente care se laudă cu virilitatea masculină. Sau poate, după cum crede John Hutson, urologul pediatru, testiculele au fost expulzate ca produs secundar sau greșeală a unei alte rearanjări anatomice.)
Dar dacă temperatura este factorul principal, atunci încă trebuie să răspundă un puzzle. Elefantele și învelișurile de pelerină de elefant - care ambele își țin testiculele închise în abdomen - au temperaturi interne ale corpului similare cu cele ale oamenilor. Cum pot face față?
În Afrotherians, costurile (expunere, vulnerabilitate) ar putea depăși pur și simplu beneficiile (temperatura ușor mai rece), spune Hiller. Sau poate că aceste mamifere folosesc o metodă încă nedescoperită de a-și menține frisonul. Pentru a lega aceste fenomene de retenția testiculară, probabil că geneticienii vor trebui să unească forțele cu fiziologii.
"Nu ne putem baza doar pe genetică sau doar pe registrele fosile", spune biologul de calcul Melissa Wilson Sayres, de la Universitatea de Stat din Arizona. „Genomica este puternică, dar trebuie să o înțelegem în concordanță cu istoria naturală și anatomia.”
Deocamdată, restul dintre noi rămâne agățat.
