전기 물고기의 꼬리 없는 정자의 충격적인 의미

용감한 수영 선수에서 불운한 부유 생물로 진화한 꼬리 없는 정자에 베팅하는 것은 미친 진화적 도박처럼 보이지만 한 무리의 물고기가 바로 그런 일을 한 것 같습니다. 절충안을 이해하면 인간의 질병을 밝히고 전통적인 성 역할에 대한 생물학 교훈을 뒤흔들 수 있습니다.

Jason Gallant와 그의 팀이 가봉의 하천에서 전기어류를 조사하고 있습니다. 크레딧: Lauren Koenig

미시간 주립 대학의 통합 생물학자인 Jason Gallant와 동료들은 국립 과학 재단에서 거의 100만 달러를 사용하여 꼬리 없이 전기로 짝짓기를 하는 정자를 갖도록 진화한 작은 아프리카 물고기의 의미를 이해하고 있습니다.

MSU 자연과학대학 통합생물학과 부교수이자 MSU 생태학, 진화 및 행동 프로그램 회원인 Gallant는 "다른 척추동물이 할 수 없는 일을 전기 물고기가 피해가는 이유를 알고 싶습니다."라고 말했습니다. “생물학의 일반적인 개념은 정자는 값이 싸고 난자는 비싸다는 것입니다. 그러나 이 물고기는 정자가 우리가 생각하는 것보다 더 비싸다는 것을 우리에게 말해 줄 수도 있습니다. 정자 꼬리를 줄임으로써 에너지를 절약할 수 있습니다.”

코끼리물고기(Elephantfishes)라고도 알려진 Mormyridae과에 속하는 아프리카의 약한 전기 물고기인 Paramormyorps kingsleyae는 거대한 뇌, 전기장을 인지하고 생성하는 능력, 편모가 없는 정자를 포함하여 많은 흥미로운 적응을 가지고 있습니다. 크레딧: Lauren Koenig

모르미로이드(mormyroids)라고 불리는 다양한 물고기는 비록 작지만 길쭉한 입이 약간 몸통처럼 보이기 때문에 흔히 엘리펀트피시라고 불립니다. 그들은 탁한 아프리카 해역에 살고 있어 밀도가 매우 높아 서로를 찾기 위해 짧은 전하에만 의존합니다. 전기 출력 펄스와 이러한 펄스를 분석하는 데 필요한 두뇌 능력에는 많은 에너지가 필요합니다. Elephantfish는 암컷을 찾는 데 저장된 에너지를 우선적으로 사용한 다음 난자에 정자를 전달하는 다른 방법에 의존했을 수 있습니다.

그리고 그 이론에는 너무 많은 질문이 있습니다.

MSU 전기 물고기 연구소의 구성원들은 정자 꼬리 발달을 차단한다고 믿는 유전자를 확인하기 위해 노력할 것입니다. 그들이 테스트하는 한 가지 방법은 유전자를 분리하여 전통적으로 흔들리는 정자를 가진 다른 종의 물고기에 삽입하여 꼬리가 사라지는지 확인하는 것입니다. 연구자들은 또한 정자 꼬리를 제거함으로써 물고기가 얼마나 많은 에너지를 절약하는지 결정하기 위해 호흡을 측정하는 방법을 개발했습니다.

모르미리드(mormyrid) 약한 전기어류 Paramormyrops kingsleyae의 정자는 편모가 없는 유일한 척추동물로 알려져 있습니다. 패널 A는 정자 샘플의 광학 현미경 이미지를 보여줍니다. 정자는 완전히 움직이지 않습니다. 패널 B는 단일 Paramormyrops kinglsyeae 정자 세포의 주사 전자 현미경 이미지를 보여줍니다. 크레딧: Jason Gallant

그리고 그 그룹은 그 질문이 물고기 정자 이상의 것이라고 믿습니다. 편모는 인간의 정자를 포함하여 생명나무 전체에 풍부하게 존재합니다. 편모는 섬모라고 불리는 또 다른 박동 부속기관과 관련되어 있으며, 섬모는 또한 움직이는 짧은 털 같은 구조입니다.

"섬모가 생물학적 세계를 돌아가게 만드는 것은 흥미롭습니다. 편모는 실제로 매우 긴 섬모이며 많은 부분이 동일합니다"라고 Gallant는 말했습니다.

그리고 이것이 바로 인간의 건강과 성별 규범이 모두 중요한 부분입니다.

원발성 섬모 운동 이상증(PCD)이라고 불리는 인간 유전 질환은 만성 호흡기 감염, 비정상적으로 위치한 기관, 뇌의 체액 및 불임을 초래하며, 모두 정상적으로 기능하는 섬모와 편모의 부족으로 인해 발생합니다. Gallant 팀이 초점을 맞추고 있는 유전자는 PCD의 여러 요인 중 하나로 보이지만 꼬리 없는 정자를 제외하면 모르미로이드가 건강하고 정상적으로 보인다는 흥미로운 사실에 주목했습니다. 물고기의 유전자 기능을 더 잘 이해하면 인간의 건강 문제를 이해하는 데 또 다른 PCD 퍼즐 조각을 제공할 수 있습니다.