Информация

Защо бозайниците са еволюирали, за да имат два тестиса?

Защо бозайниците са еволюирали, за да имат два тестиса?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Какво кара бозайниците да се развиват до два тестиса?


EvoDevo не е моето поле, но ще се опитам да ви дам някои насоки.

Бозайниците като гръбначни, започват като оплодени яйцеклетки, трансформират се в бързо деляща се бучка клетки с евентуална полярност чрез множество градиенти на множество химически пратеници и образуват невронна тръба. Оформящото тяло е все по-сегментирано чрез използването на градиенти и прагове (виж модела на френски флаг) и (дорсовентралната) аксиална симетрия се поддържа по време на разработката и като такива два тестиса представляват развитието по подразбиране.

Следователно може да е по-интересно да се поискат отделни органи, които изискват повече информация и по този начин поддържане по време на еволюцията на тази информация. Но когато се вземат предвид енергийните изисквания, необходимостта от синхронизация, необходимостта от отделно кръвоснабдяване и по този начин въвеждането на допълнителни неизправности, е лесно да се разбере защо имаме само едно сърце.

Уикипедия; автор: Zephyris, заглавие: "Първите няколко седмици от ембриогенезата при хора", DOR: 25/09/2012

Вижте:

Надявам се това да помогне като отправна точка.


ДНК на слона разкрива еволюционната причина (повечето) падане на топки от бозайници

Пубертетът е пълен с възходи и падения - понякога буквално. Моментът, когато тестисите се спускат, е основен в жизнения цикъл на мъжете, но както изтъкват учените в а PLOS Биология проучване, публикувано в четвъртък, не бива да го приемаме за даденост. Имаше момент в еволюционната история, когато бозайниците се разклониха в две групи: тези, които падат, и тези, които не го правят.

В статията екипът от Института по молекулярна клетъчна биология и генетика на Макс Планк показва, използвайки ДНК, извлечена от 71 вида, защо някои мъжки членове от семейството на „плацентарните бозайници“ - което включва нас и всяко друго животно, родено от утроба — не изпитвайте спускане на тестисите. Тези животни принадлежат към афротерското семейство, група съвременни африкански бозайници, включително ламантини, слонове и някои насекомоядни. Вместо да пускат топките си в пубертета, тези животни ги държат близо. Дълго време не е ясно кога и защо тези животни са развили тази черта.

Странно е, защото спускането на тестисите има установена биологична цел: поддържане на фабриките за сперма на хладно. Тестисите са предимно мястото за производство на човешка сперма и функционират най -добре при температура, малко по -ниска от тази на тялото. Висящи в скротума, на няколко сантиметра под тялото, топките остават хладни. Но не очевидно тези, които принадлежат на слонове и техните афротерски роднини. Топките им висят в тялото, където първоначално са се образували, някъде около бъбреците.

Трудно е да се определи моментът в еволюционната история на бозайниците, че тяхната характеристика на задържане на топката се развива, защото не е лесно да се получи информация за меките тъкани, като тестисите, от вкаменелости. Но в някакъв момент от историята, пишат изследователите, е трябвало да има общ прародител на всички бозайници и да разберем дали топките на този предшественик са паднали, ще изясни кога се е появила странната характеристика на афротерианците. Затова се заеха да го намерят.

Тъй като не са имали древни меки тъкани, с които да работят, те трябваше да използват заобиколен начин да определят кои животни висят ниско и кои не. Те се обърнаха към два гена, RXFP2 и INSL3, за които е известно, че стимулират развитието на орган, наречен губернакулум, връзката, която дърпа топките надолу по време на пубертета. Екипът предположи, че афротерианците и техните роднини няма да имат тези гени или поне няма да работят с тях

Разбира се, техният анализ на геномите, извлечени от 71 плацентарни бозайници, показа, че хипотезата е вярна за четирима афротерийци, а именно тенрека, носа слонска земличка, нос златна къртица и ламантин. Тези животни нямат функционални версии на тези гени, откриха изследователите, но какви са те направете have са остатъци от тези гени, което предполага, че предшественикът на всички плацентарни бозайници наистина е имал тестикуларен произход. С други думи, пускането на топка винаги е било по подразбиране и афротерианците са малко странни.

„Тези„ молекулярни остатъци “показват, че спускането на тестисите вече е имало в предшественика на плацентата и впоследствие е загубено в Афротерия“, пише екипът.

Сравняването на гените на групата Afrotherian с тези на другите бозайници показа, че разделянето на топки-капкомерци и топки, които пазят топката, се е случило преди около 100 милиона години, когато групата Afrotherian се отдели от прародителя на плацентарните бозайници. Мутациите, които направиха гените на губернакулума нефункционални в четирите вида, пише екипът, са настъпили преди около 20 до 80 милиона години, което е сравнително скорошно в еволюционното време. Освен това, те откриха, че мутациите във всеки от тези видове се появяват независимо. (Странно, тези гени са непокътнати при слонове и рок хиракс, така че все още няма обяснение защо топките им не спадат.)

Сега, когато знаем, че топките на прародителя на всички плацентни бозайници Направих капка, остават два големи въпроса: Каква полза даде задържането на тестисите на четирите афротерийски животни, засегнати от гените, и как те все още са в състояние да произвеждат сперматозоиди? Може би това е така, защото тенреките и носовите златни бенки имат телесна температура малко по -ниска от повечето (35 ̊C за разлика от 37 ̊C), но същото не може да се каже за слонове и земноводни, които са толкова топли, колкото и ние . Този аспект на техните неспуснати тестиси остава мистерия, но можем спокойно да предположим едно нещо: Те не трябва да се притесняват, че ще бъдат ритнати в ядките.


Еволюция на влагалището на бозайници

Заглавието и тази малка снимка вляво трябва да са достатъчно намек, но ако не, прочетете нататък.

О: Вагината. Нямаме ли късмет?

Около стария виц се говори за лош дизайн: какъв дизайнер би насочил канализационните тръби точно през центъра на развлекателния център? Това е добра точка. От гледна точка на дизайна няма смисъл нашите репродуктивни и отделителни системи да са толкова тясно взаимосвързани, но има много смисъл от чисто историческа гледна точка. В известен смисъл възпроизвеждане е отделителна функция - ние отделяме гамети, произведени вътрешно, и вече имаме идеално добър набор от тръби, които текат от вътрешността ни навън, така че защо да не ги използваме? Просто в нашата линия, която е специализирана в полагането на големи грижи за нашите гамети и зиготи, този водопровод става все по-сложен и тази част от системата, която някога е била просто удобен проход, се е превърнала в дестинация и дългосрочно жилище сам по себе си.

Развитието ни разказва част от историята. Репродуктивните и пикочните пътища са заплетени заедно в ранното развитие, произлизащи заедно от две двойки канали, Мюлеров и Волфов канал, които са модифицирани по сложни начини, за да образуват серия от бъбреци (запазваме само последния, метанефрос) , един набор от пътища за мъжките тестиси и още един набор за женските яйчници.

При нетерианските бозайници всички тези сложни тръби имат една обща дестинация, един изход към външния свят: клоаката. "Cloaca" е на латински за канализация и е подходящо наименувано. Тук е краят на дебелото черво, както и краищата на уретерите от бъбреците и каналите от яйчниците или тестисите. Всичко се изхвърля в кухината на клоаката, правейки хубава яхния от изпражнения, урина и сперма или яйца. Ммм-ммм. Клоаката е сивият цилиндър в долната част на фигура А, долу, в първите три организми, земноводни, птици/влечуги и монотреми (моите извинения за мътността на изображението, това е най -доброто копие, което имам).


(Щракнете за по-голямо изображение)
Еволюция на репродуктивната система на тетраподите. (A) Женска урогенитална система от главни тетраподни линии. Inf,
infundibulum Ov, яйчник Ovd, яйцепровод Ut, матка (или участък, произвеждащ черупки при не-териански животни) Vg, вагина Kd, бъбрек
Ud, пикочен канал Rc, ректум Ub, пикочен мехур Cl, клоака. (Б) Яйце от тетрапод. *, черупката на птиците и някои влечуги
е силно калцифициран. MPS, специфичен за торба мукополизахариден слой. (C) Филогенезата на тетраподите, показваща големи преходи
при размножаването на бозайници. Различие на земноводните и амниотите (А). Различие на птици/влечуги и бозайници
(Б). Различие на монотремите и терианите (С). Различие на торбести и плаценти (D).

Фундаменталната организация на репродуктивната част на гръбначния урогенитален тракт е проста: това е тръба с фуния в единия край, която улавя яйцата, освободени от яйчника, и ги отвежда до външен отвор. По пътя клетките, покриващи тръбата, отделят полезни продукти като албумин и жълтък и депонират черупка и могат да действат за временно съхранение на яйцето преди окончателното му освобождаване.

Торбените и плацентарните бозайници са се отказали от повечето от тези функции и са се разширили върху други. Една част от яйцепровода е придобила богато васкуларизиран епител и специализации за инвестиране и отглеждане на резидентен ембрион, превръщайки се в матка. Това е невероятна и иновативна функция сама по себе си, но в допълнение, тя е образувала нов, отделен канал, вагината. Вагината е изцяло нова структура, която няма хомолог при земноводни или влечуги.

Че е интересно наблюдение. Това е изцяло оригинална структура, възникнала някъде след монотремното-торбесто разделение, еволюционна новост. Как се случи това? Как можем да проучим уникално събитие, случило се преди повече от 150 милиона години?

Вагнер и Линч имат предложение да отговорят и на двата въпроса. Общият механизъм за генериране на нови структури е evo-devo ортодоксията:

  1. Епигенетичен страничен ефект от други еволюционни промени в тялото, водещи до нова физическа структура в организмите.
  2. Генетичната консолидация и индивидуализация на новата структура.

(Имайте предвид, че това предлага фенотип преди генотип, който е донякъде еретичен за неодарвинизма. Разбира се, това не би трябвало да притеснява бандата evo-devo.)

Как да изследваме такъв процес от миналото?

Основното предположение за молекулярно еволюционен подход към изследването на еволюционните новости
е това промени в регулацията на развитието имат
оставили следи в молекулярната структура на
генома и сравнително изследване на геномните
структурите трябва да могат да идентифицират генетични
промените съвпадат с фенотипна новост. (акцент мой)

Този процес на консолидация и индивидуализация би оставил откриваеми белези в генома - участващите гени биха придобили промени, необходими за фиксиране на фенотипа в популацията. Отново, както бихме очаквали от гледна точка на evo-devo, тези промени биха били направени в регулаторните гени, които контролират тъканно-специфичната генна експресия. Какви гени трябва да изследваме? Нека да разгледаме терианските органи, които представляват интерес, и ето някои вероятни кандидати: HoxA гените, които имат специфични за региона домени в женския репродуктивен тракт.


Модел на експресия на ген Hox и еволюцията на
женския репродуктивен тракт. (а) HoxA-13 да се HoxA-9 са
разположени в 5' края на HoxA клъстера и се изразяват в
същите региони при възрастни като при ембриона: HoxA-13
(зелено), HoxA-11 (жълт), HoxA-10 (оранжево) и HoxA-9
(син). б) филогенеза на Тетрапод, показваща представителна жена
репродуктивни системи от всяка група (яйчници на земноводни
показан само вляво).

HoxA-9 чрез HoxA-13 гените се експресират в ред по дължината на ембрионалния Мюлеров канал и също продължават да се експресират в зряла възраст, така че всички клетки на вагината експресират HoxA-13, докато клетките на шийката на матката всички дали HoxA-11 е включен (по някаква причина намирам това за чудесно знание и просто трябва да кажа ...Ура за HoxA-13! Току -що се превърна в любимия ми Hox ген.)

Така че въпросът е дали има някакво доказателство, че тези конкретни Hox гени имат признаци на някакъв набор от промени, които са свързани с конкретни преходи в еволюцията на гръбначните - по-специално, има ли разлики, които могат да бъдат проследени до прехода между монотреми и theria, и между плацентите и торбестите. Изглежда, че отговорът е да: диаграмата вдясно е мярка за броя на синонимните към несинонимните промени в HoxA-11, което е индикатор за селективния натиск, който е оформил гена.

Освен това те са идентифицирали къде са настъпили тези промени и те не са в хомеодомена (частта от протеина, която се свързва със специфични последователности в ДНК, а в амино -крайния край.

3-D моделите по-долу показват къде съответните аминокиселини (в жълто) попадат в сгънатия протеин. Интересното тук е, че регулаторните протеини взаимодействат не само един с друг, но и с други регулаторни протеини, които се свързват едновременно. Това е цяла верига от взаимодействия - регулаторни протеини, свързващи се с ДНК, и също свързващи се помежду си в комплекс, наречен усилвател - който определя нивото на експресия на определен ген.


Протеинова структура на HoxA-11. Този триизмерен протеинов модел е изчислен чрез сравнително моделиране като част от
проекта MODBASE. (A) Модел, показан като панделки. (B) Модел, изобразен с молекулярна повърхност. ДНК-свързването
хомеодоменът е показан в червено. Карбокси-крайната област на екзон 2 е показана в синьо. Остатъци, идентифицирани като под
насочена (положителна) селекция в стволовата линия на eutherians са показани в жълто. Остатъци, заменени в стволови линии на
Терианците, но не са идентифицирани при подбора, са показани в зелено. Имайте предвид, че всички тези аминокиселинни места засягат аминокиселините, които са
се предвижда да бъде поставен на повърхността на молекулата, както се очаква, ако селекцията се задвижва от нови взаимодействия протеин-протеин.

Остава много да се направи. Hox гените са доста високо по веригата на регулаторните гени, така че има много повече гени надолу по веригата, които трябва да бъдат объркани. Ние също сме далеч от това да разберем как тези модели на генна експресия определят морфогенетичните процеси, които създават тази прекрасна нова структура, вагината. Важното обаче е, че има въпроси, които чакат да получат отговор - следователите имат изследователска програма.

Предлагаме да се обясни една изследователска програма
еволюционните новости трябва да се съсредоточат върху въпроса
от това дали нови герои възникват чрез
еволюция на нови регулаторни връзки между гените на развитието. Освен това предлагаме, че a
подробен анализ на еволюцията на развитието
гени, участващи в разработването на производни,
новият герой може да разкрие молекулярни промени, които
може да бъде причинно замесен в произхода на еволюционните новости. Казусът, представен тук
предполага, че статистическите методи на молекулярните
еволюцията са достатъчно силни, за да предоставят конкретни
хипотеза за експериментален тест. Успехът на
тази изследователска програма ще зависи от способността да се свържат моделите на молекулярната еволюция
функционалната роля на тези молекулярни промени.

Това е готиното в еволюционната биология: вълнуващи въпроси, вълнуващи предци и обещание за инструменти, които да отговорят повече.

Lynch VJ, Roth JJ, Takahashi K, Dunn CW, Nonaka DF, Stopper GF, Wagner GP (2004) Адаптивна еволюция на HoxA-11 и HoxA-13 в произхода на матката при бозайници. Proc Biol Sci. 271(1554):2201-7.

Wagner GP, Lynch VJ (2005) Молекулярна еволюция на еволюционните новости: вагината и матката на терианските бозайници. J Exp Zoolog B Mol Dev Evol. [Epub преди печат]


Мистерия на моногамията

Това наблюдение се сблъсква с факта, че мъжете са значително по -големи от жените. Това предполага, че нашият еволюционен произход включва значителна степен на полигинно, а не изключително моногамно чифтосване. Това се подкрепя от антропологични данни, показващи, че повечето съвременни човешки популации се занимават с многоженски брак. Антрополозите Клелън Форд и Франк Бийч в книгата си „Модели на сексуално поведение“ предполагат, че 84% от 185 -те човешки култури, за които са имали данни, се занимават с полигиния.

Приматите с по -прости пениси обикновено са моногамни като памучни тамарини (а) или полигинни като горили (g). Алън Ф. Диксън, Сексуалността на приматите

Въпреки това дори в тези общества повечето хора остават моногамни. Многоженските бракове обикновено са привилегия, запазена само за висок статус или богати мъже. Заслужава да се отбележи, че ловните събирачи по целия свят практикуват само моногамия или серийна моногамия, което предполага, че нашите предци може да са използвали тази система за чифтосване.

На пръв поглед обаче би изглеждало разумно мъжките да се размножават с възможно най-много женски. Човешката моногамия отдавна озадачава антрополозите и са положени много усилия за разработване на това, което кара мъжете да се мотаят.

Изложени са три основни теории. Първо е необходимостта от дългосрочни родителски грижи и преподаване, тъй като децата ни отнемат много време, за да узреят. Второ, мъжките трябва да пазят женската си от други мъже. Трето, нашите деца са уязвими за дълго време и убийството на деца може да бъде риск от други мъже. Така че, за да се гарантира, че децата могат да достигнат зрялост, мъжът вероятно ще остане, за да ги защити, както социално, така и физически. Това може да е причината мъжете да поддържат по -големия си относителен размер.

Павианите Hamadryas имат необичайно дълги пениси. المُصوّر: مُعتز توفيق إغباريّة, CC BY-SA

Ако разгледаме еволюцията на моногамните системи за чифтосване при хората през призмата на човешкото общество, става ясно, че са необходими огромни социални усилия, за да се поддържа и защитава повече от един партньор наведнъж. Едва когато мъжете имат достъп до допълнителни ресурси и сила, те могат да защитят множество жени, обикновено като гарантират, че други мъже ги защитават. Така че моногамията изглежда е адаптация за защита на половинката и децата от други мъже. Тази моногамия се подсилва от високите социални разходи и стреса от опитите да се направи това за множество партньори и се подкрепя от културните норми.

Така че, когато живеем в сложни човешки общества, най-големият и най-важен полов орган е мозъкът. Някъде в нашето еволюционно минало колко умни и социални сме, се превърна в основния контрол върху достъпа ни до сексуални партньори – а не колко голям или фантастичен е пенисът на мъжа.


Отговор

Зададохме този въпрос на д-р Себастиан Шимелд от Оксфордския университет и д-р Робърт Уитакър от университета в Кеймбридж.

Себастиан - Това е наистина интересен въпрос и той наистина има два отговора - единият от които е как се развиваме в утробата, но има и еволюционно обяснение за това как трябва да бъдем в тази ситуация на първо място. Не само ние сме двустранно симетрични. Всички гръбначни животни са - било то птици, влечуги, жаби или риби. Всъщност не само гръбначните, но и почти всички други животни също са двустранно симетрични. Това включва червеи и мухи. Това е така, защото двустранната симетрия се е развила много отдавна, поне преди 500 или 600 милиона години. Нашият план на тялото е заключен в двустранна симетрия от този момент. Това ме отвежда към последната част от въпроса, който е - може ли да се промени? Мисля, че предвид това, че сме били заключени в този план за тялото за толкова дълъг период от време, е малко вероятно той да се промени. Не бих казал, че е напълно невъзможно, защото има един или два организма, или едно или две животни, които са успели да променят това. Един наистина добър пример за това е октоподът, който не само има голямо сърце, но е успял да развие и две спомагателни сърца, за да подпомогне притока на кръв. Така че е малко вероятно да се промени според мен, но може би не е напълно невъзможно, като се има предвид достатъчно време и правилният избор. Даяна - И гледната точка за развитие от д -р Робърт Уитакър от университета в Кеймбридж. Робърт - Очевидната първа реакция на много хора би била просто да предположим, че множество идентични органи просто са там за резервни части, но не вярвам, че това е правилното обяснение. Бих искал да разгледам загадката от гледна точка на развитието. Ранният ембрион има външен слой, една тръба от средната линия, преминаваща от устата към ануса, за да стане червата. От единичната и проста средна тръба се развиват червата. Въпреки това много други органи се развиват от него чрез система от пъпки от тръбата. Такива органи включват белите дробове, черния дроб, панкреаса. и дали те се превръщат в един или два органа зависи от това дали пъпката, която расте от тръбата, остава като една пъпка или се разделя, за да расте повече от една. Черният дроб например е един орган, докато белият дроб идва от две пъпки, за да даде органите, които виждаме при развитото дете. И така, какво ще кажете за бъбреците, чух да питате? Е, те се развиват не като една тръба, както при червата, а от двете страни на тялото съвсем отделно. Има фундаментална разлика между наличието на две части в един орган, например белите дробове и мозъка, които се развиват от един израстък, за разлика от два отделни органа с идентични функции като бъбреците, яйчниците, тестисите, които всички се развиват на отделни страни на тялото.

Даяна – Значи това е комбинация от симетрия на средната линия, наследена от нашите рибени предци, резултат от нашите процеси на развитие като пъпещи ембриони и както при много неща, това е така, защото работи. В някои случаи винаги е добре да носите резервна.


СВЪРЗАНИ СТАТИИ

Изследователи от Института Макс Планк в Дрезден, Германия, изследват еволюцията на тестисите с помощта на нова ДНК техника.

Тъканите се разпадат с течение на времето, което ги прави трудни за изучаване при древни видове, но новият метод заобикаля това, като разглежда ДНК на съвременните животни, за да разработи протеиновата структура на отдавна изчезнали същества.

Учените разгледали геномите на 71 вида плацентарни бозайници, за да разберат дали общият им прародител е слязъл или се е издигнал на тестисите.

Повечето съвременни бозайници държат тестисите си в скротума, за да ги предпазят от прегряване вътре в тялото, което би убило сперматозоидите. Но група съвременни бозайници, известни като афротерианците, която включва ламантин (на снимката), държат тестисите си в телата си

Експертите не бяха сигурни дали древен прародител на бозайник е предал възходящи тестиси (дясно изображение) на афротерийци като африканския слон (ляво изображение) преди около 100 милиона години или дали групата е развила анормалната биология по -късно

Те се фокусираха върху два ключови гена, за които е известно, че предизвикват развитието на лигамент, който помага да се издърпат тестисите надолу по време на развитието.

В четири афротерийски вида - тенрекът, носачът на слон, нос златна къртица и ламантин - двата гена са загубени преди около 100 милиона години.

Това се случи около времето, когато тези видове се отделиха от общия прародител, който споделят с останалите плацентарни бозайници.

Генетичната мутация, която блокира гените, е различна за всеки от четирите вида, което предполага, че те са я развили наскоро - вероятно между 20 и 80 милиона години.

Това показва, че общият прародител на всички плацентарни бозайници е имал спуснати тестиси - съвременните животни с тестове в телата си ги еволюирали по-късно.

При четири афротерийски вида - тенрек (снимка на файла) носач -слонска рога, нос златна къртица и ламантин - два гена, участващи в спускащия се тестис, са загубени преди 100 милиона години. Това показа, че ключов общ прародител на бозайник е спуснал тестиси

Странно е, че двата гена са функционирали в два афротерийски вида - слонове и скален хиракс - и причините за тяхното задържане на тестисите остават неизвестни.

Изследователите казаха, че новата им техника може да помогне за реконструкция на еволюционната история на други части от животински тела в бъдеще.

„Молекулярните остатъци предлагат алтернативна стратегия за изследване на родословието на героите“, казва съавторът на изследването д -р Майкъл Хилър.

"Вместо да изследваме директно структурата на меките тъкани, можем да проследим еволюцията на гените, които са от решаващо значение за развитието на тази структура."

Изследването е публикувано в четвъртък в PLOS Biology.

ЗАЩО ТЕСТИЦИТЕ СЕ СЪХРАНЯВАТ ВЪН ТЯЛОТО?

Може да изглежда контраинтуитивно да се държат важни репродуктивни органи при мъжете изложени на елементите извън тялото, но учените имат множество теории за това защо тестисите не се държат безопасно прибрани вътре в тялото.

Контролът на температурата е най-очевидният отговор.

Производството на сперматозоиди е най-ефективно при 35° по Целзий, което е два градуса под температурата, поддържана в човешкото тяло.

Органите, които работят най-добре при 37°C, са защитени от кости в кухината на тялото, включително мозъка и бъбреците.

В научната общност обаче има известни разногласия относно тезата за температурата.

Не е ясно дали тестисите са се спуснали, защото е трябвало да са по -хладни от останалата част от тялото, или органите са се развили, за да работят при тази температура, защото са били външни.

Учените имат множество теории за това защо тестисите не се държат безопасно прибрани вътре в тялото

Тезата за охлаждане възниква в университета в Кеймбридж през 1890-те.

Ученият Джоузеф Грифитс експериментира с кучета, като избутва тестисите им обратно в корема и ги зашива на място.

По-малко от седмица по-късно Грифитс открива, че органите са се дегенерирали, като каналчетата, където се произвежда сперма, са свити и спермата на практика липсва.

Той приписва това на по -високите температури в тялото, порождайки теорията.

Изследването е подето през 20-те години на миналия век от Карл Мур от Чикагския университет.

Въз основа на работата на Чарлз Дарвин, Мур твърди, че когато бозайниците са преминали от студени към топлокръвни животни, вътрешните температури сериозно възпрепятстват производството на сперматозоиди.

Мъжете, които са родени с тестисите извън тялото си, стават най-успешните развъдчици и предават своя генетичен материал, запазвайки тази черта.

Онези, които се противопоставят на теорията, сочат бозайници, които все още държат тестисите си в тялото и продължават успешно да се размножават.

Много бозайници с вътрешни тестиси, като слонове и птици, имат по -висока температура на ядрото от хората и приматите - което според някои дискредитира температурната теория.

Някои учени смятат, че по -ниските температури биха могли да спрат ДНК да мутира, докато други смятат, че поддържането на сперматозоидите под телесната температура позволява топлината на вагината да функционира като активиращ сигнал за плувците.

Възможно е външните тестиси да се обяснят с т. Нар. Теория за недостатъците, която постановява, че ако една жена трябва да избира между двама ухажори мъже, които са надминали всички останали състезания, тя би избрала този, който трябва да преодолее най-големите шансове-като това намеква за още по -голяма сила.

Например изкачването на връх Еверест е впечатляващо, но изкачването до върха с една ръка, вързана зад гърба, е още по-впечатляващо, нали?

Спорната теория донякъде обяснява редица проблемни еволюционни явления, като цветното оперение на мъжките птици и песните, които изглежда са предназначени да привличат хищници.

Ако теорията за уврежданията е вярна, гените за скротума са били предадени, защото възможността да функционират с тези важни органи, окачени от външната страна на тялото, впечатли потенциалните партньори.


Защо бозайниците са се развили, за да имат два тестиса? - Биология

След като многоклетъчните организми се развиха и развиха специализирани клетки, някои също развиха тъкани и органи със специализирани функции. Ранно развитие в репродукцията настъпва в Annelids. Тези организми произвеждат сперматозоиди и яйца от недиференцирани клетки в техния целом и ги съхраняват в тази кухина. Когато целомът се напълни, клетките се освобождават през отделителния отвор или чрез разцепване на тялото. Репродуктивните органи се развиват с развитието на половите жлези, които произвеждат сперматозоиди и яйцеклетки. Тези клетки преминават през мейоза, адаптация на митозата, която намалява броя на хромозомите във всяка репродуктивна клетка наполовина, като същевременно увеличава броя на клетките чрез клетъчно делене.

При насекомите са развити цялостни репродуктивни системи с отделни полове. Сперматозоидите се произвеждат в тестисите и след това преминават през навити тръби до епидидима за съхранение. Яйцата узряват в яйчника. Когато се освобождават от яйчника, те пътуват до маточните тръби за оплождане. Някои насекоми имат специализирана торбичка, наречена а сперматека, който съхранява сперма за по-късна употреба, понякога до една година. Оплождането може да бъде съобразено с условията на околната среда или храната, които са оптимални за оцеляване на потомството.

Гръбначните имат сходни структури, с няколко разлики. Не бозайниците, като птици и влечуги, имат общ отвор на тялото, наречен а клоака, за храносмилателната, отделителната и репродуктивната системи. Свързването между птици обикновено включва позициониране на отворите на клоаката един срещу друг за прехвърляне на сперматозоиди. Бозайниците имат отделни отвори за системите в женската и матката за подпомагане на развиващото се потомство. Матката има две камери във видове, които произвеждат голям брой потомство наведнъж, докато видове, които произвеждат едно потомство, като примати, имат една матка.

Прехвърлянето на сперматозоиди от мъжки към женски по време на възпроизводството варира от освобождаване на сперматозоидите във водната среда за външно оплождане, до присъединяване на клоака при птици, до развитие на пенис за директно доставяне във влагалището на женската при бозайници.


Защо бозайниците са се развили, за да имат два тестиса? - Биология

Първите амниоти се развиват от предци на земноводни преди приблизително 340 милиона години по време на карбоновия период. Ранните амниони се разделиха на две основни линии скоро след появата на първите амниони. Първоначалното разделяне беше на синапсиди и зауропсиди. Синапсиди включват всички бозайници, включително изчезнали видове бозайници. Синапсидите включват и терапсиди, които са били подобни на бозайници влечуги, от които са се развили бозайници. Сауропсиди включват влечуги и птици и могат допълнително да бъдат разделени на анапсиди и диапсиди. Ключовите разлики между синапсидите, анапсидите и диапсидите са структурите на черепа и броя на темпоралните фенестри зад всяко око (Фигура 1).

Фигура 1. Сравнете черепите и временните фенестри на анапсиди, синапсиди и диапсиди. Анапсидите нямат отвори, синапсидите имат един отвор, а диапсидите имат два отвора.

Временни фенестри са посторбитални отвори в черепа, които позволяват на мускулите да се разширяват и удължават. Анапсиди нямат темпорални фенестри, синапсидите имат такова, и диапсиди има две. Анапсидите включват изчезнали организми и могат, въз основа на анатомията, да включват костенурки. Това обаче все още е спорно и костенурките понякога се класифицират като диапсиди въз основа на молекулярни доказателства. Диапсидите включват птици и всички други живи и изчезнали влечуги.

Диапсидите от своя страна се разделиха на две групи, Archosauromorpha („древна форма на гущер“) и Lepidosauromorpha („люспеста форма на гущер“) през мезозойския период (Фигура 2). Лепидозаврите включват съвременни гущери, змии и туатари. Архозаврите включват съвременни крокодили и алигатори и изчезналите ихтиозаври („рибни гущери“, външно наподобяващи делфини), птерозаври („крилат гущер“), динозаври („ужасен гущер“) и птици. (We should note that clade Dinosauria includes birds, which evolved from a branch of maniraptoran theropod dinosaurs in the Mesozoic.)

The evolutionarily derived characteristics of amniotes include the amniotic egg and its four extraembryonic membranes, a thicker and more waterproof skin, and rib ventilation of the lungs (ventilation is performed by drawing air into and out of the lungs by muscles such as the costal rib muscles and the diaphragm).

Figure 2. This chart shows the evolution of amniotes. The placement of Testudines (turtles) is currently still debated.

In the past, the most common division of amniotes has been into the classes Mammalia, Reptilia, and Aves. However, both birds and mammals are descended from different amniote branches: the synapsids giving rise to the therapsids and mammals, and the diapsids giving rise to the lepidosaurs and archosaurs. We will consider both the birds and the mammals as groups distinct from reptiles for the purpose of this discussion with the understanding that this does not accurately reflect phylogenetic history and relationships.

Практически въпрос

Members of the order Testudines have an anapsid-like skull with one opening. However, molecular studies indicate that turtles descended from a diapsid ancestor. Why might this be the case?


Parker GA: Sperm competition and its evolutionary consequences in the insects. Biol Rev. 1970, 45: 525-567. 10.1111/j.1469-185X.1970.tb01176.x.

Birkhead TR, Møller AP: Sperm Competition and Sexual Selection. 1998, San Diego: Academic Press

Simmons LW: Sperm Competition and Its Evolutionary Consequences in the Insects. 2001, Princeton: Princeton University Press

Birkhead TR, Hosken DJ, Pitnick S: Sperm Biology. An Evolutionary Perspective. 2009, Burlington, MA: Academic Press

Briskie JV, Montgomerie R: Sperm size and sperm competition in birds. Proc R Soc Lond B Biol Sci. 1992, 247: 89-95. 10.1098/rspb.1992.0013.

Jennions MD, Passmore NI: Sperm competition in frogs: Testis size and "sterile male" experiment on Chiromantis xerampelina (Rhacophoridae). Biol J Linn Soc. 1993, 50: 211-220.

Gage MJG: Associations between body size, mating pattern, testis size and sperm lengths across butterflies. Proc R Soc Lond B Biol Sci. 1994, 258: 247-254. 10.1098/rspb.1994.0169.

Gomendio M, Harcourt AH, Roldan ERS: Sperm competition in mammals. Sperm Competition and Sexual Selection. Edited by: Birkhead TR, Moller AP. 1998, San Diego: Academic Press, 667-756. full_text.

Parker GA: Why are there so many tiny sperm? Sperm competition and the maintenance of two sexes. J Theor Biol. 1982, 96: 281-294. 10.1016/0022-5193(82)90225-9.

Parker GA: Sperm competition and the evolution of animal mating strategies. Sperm Competition and the Evolution of Animal Mating Systems. Edited by: Smith RL. 1984, London: Academic Press, 1-60.

Parker GA: Selection on non-random fusion of gametes during the evolution of anisogamy. J Theor Biol. 1978, 73: 1-28. 10.1016/0022-5193(78)90177-7.

Pitnick S, Markow TA: Male gametic strategies: sperm size, testes size, and the allocation of ejaculates among successive mates by the sperm-limited fly Drosphila pachea and its relatives. Am Nat. 1994, 143: 785-819. 10.1086/285633.

Pitnick S: Investment in testes and the cost of making long sperm in Дрозофила. Am Nat. 1996, 148: 57-10.1086/285911.

Lessells CM, Snook RR, Hosken DJ: The evolutionary origin and maintenance of sperm: selection for a small, motile gamete mating type. Sperm Biology: An Evolutionary Perspective. Edited by: Birkhead TR, Hosken DJ, Pitnick S. 2009, Burlington: Academic Press, 43-67.

Parker GA, Immler S, Pitnick S, Birkhead TR: Sperm competition games: sperm size (mass) and number under raffle and displacement, and the evolution of P2. J Theor Biol. 2010, 264: 1003-1023. 10.1016/j.jtbi.2010.03.003.

Parker GA: Sperm competition and the evolution of ejaculates: towards a theory base. Sperm Competition and Sexual Selection. Edited by: Birkhead TR, Moller AP. 1998, San Diego: Academic Press, 3-54. full_text.

Humphries ST, Evans JP, Simmons LW: Sperm competition: linking form to function. BMC Evol Biol. 2008, 8: 319-329. 10.1186/1471-2148-8-319.

Gomendio M, Roldan ERS: Sperm competition influences sperm size in mammals. Proc R Soc Lond B Biol Sci. 1991, 243: 181-185. 10.1098/rspb.1991.0029.

Gomendio M, Roldan ERS: Implications of diversity in sperm size and function for sperm competition and fertility. Int J Dev Biol. 2008, 52: 439-447. 10.1387/ijdb.082595mg.

Tourmente M, Gomendio M, Roldan ERS, Giojalas L, Chiaraviglio M: Sperm competition and reproductive mode influence sperm dimensions and structure among snakes. Еволюция. 2009, 63: 2513-2524. 10.1111/j.1558-5646.2009.00739.x.

Miller GT, Pitnick S: Sperm-female coevolution in Дрозофила. наука. 2002, 298: 1230-1233. 10.1126/science.1076968.

Snook RR: Sperm in competition: not playing by the numbers. ДЪРВО. 2005, 20: 46-53.

Anderson MJ, Dixson AF: Sperm competition: Motility and the midpiece in primates. Природата. 2002, 416: 496-10.1038/416496a.

Anderson MJ, Nyholt J, Dixson AF: Sperm competition and the evolution of sperm midpiece volume in mammals. J Zool. 2005, 267: 135-145. 10.1017/S0952836905007284.

Malo AF, Gomendio M, Garde J, Lang-Lenton B, Soler AJ, Roldan ERS: Sperm design and sperm function. Biol Lett. 2006, 2: 246-249. 10.1098/rsbl.2006.0449.

Lüpold S, Calhim S, Immler S, Birkhead TR: Sperm morphology and sperm velocity in passerine birds. Proc R Soc Lond B Biol Sci. 2009, 276: 1175-1181.

Fitzpatrick JL, Montgomerie R, Desjardins JK, Stiver KA, Kolm N, Balshine S: Female promiscuity promotes the evolution of faster sperm in cichlid fishes. PNAS. 2009, 106: 1128-1132. 10.1073/pnas.0809990106.

Birkhead TR, Martinez JG, Burke T, Froman DP: Sperm mobility determines the outcome of sperm competition in the domestic fowl. Proc R Soc Lond B Biol Sci. 1999, 266: 1759-1764. 10.1098/rspb.1999.0843.

Gage MJG, Macfarlane CP, Yeates S, Ward RG, Searle JB, Parker GA: Spermatozoal traits and sperm competition in Atlantic salmon: Relative sperm velocity is the primary determinant of fertilization success. Curr Biol. 2004, 14: 44-47.

Froman DP, Feltmann AJ, Rhoads ML, Kirby JD: Sperm mobility: A primary determinant of fertility in the domestic fowl (Gallus domesticus). Biol Reprod. 1999, 61: 400-405. 10.1095/biolreprod61.2.400.

Levitan DR: Sperm velocity and longevity trade-off and influence fertilization in the sea urchin Lytechinus variegatus. Proc R Soc Lond B Biol Sci. 2000, 267: 531-534. 10.1098/rspb.2000.1032.

Malo AF, Garde J, Soler AJ, García AJ, Gomendio M, Roldan ERS: Male fertility in natural populations of red deer is determined by sperm velocity and the proportion of normal spermatozoa. Biol Reprod. 2005, 72: 822-829. 10.1095/biolreprod.104.036368.

Gage MJG, Freckleton R: Relative testis size and sperm morphometry across mammals: no evidence for an association between sperm competition and sperm length. Proc R Soc Lond B Biol Sci. 2003, 270: 625-632. 10.1098/rspb.2002.2258.

Pizzari T, Parker GA: Sperm competition and sperm phenotype. Sperm Biology: An Evolutionary Perspective. Edited by: Birkhead TR, Hosken DJ, Pitnick S. 2009, Burlington: Academic Press, 207-245.

Hosken DJ: Sperm competition in bats. Proc R Soc Lond B Biol Sci. 1997, 264: 385-392. 10.1098/rspb.1997.0055.

Parker GA, Pizzari T: Sperm competition and ejaculate economics. Biol Rev. 2010, 85: 897-934.

Hosken DJ, Ward PI: Experimental evidence for testis size evolution via sperm competition. Ecol Lett. 2001, 4: 10-13. 10.1046/j.1461-0248.2001.00198.x.

Soulsbury CD: Genetic patterns of paternity and testes size in mammals. PLoS One. 2010, 5: e9581-10.1371/journal.pone.0009581.

Purvis A, Garland T: Polytomies in comparative analyses of continuous characters. Syst Biol. 1993, 42: 569-575. 10.1093/sysbio/42.4.569.

Liu FGR, Miyamoto MM, Freire NP, Ong PQ, Tennant MR, Young TS, Gugel KF: Molecular and morphological supertrees for eutherian (placental) mammals. наука. 2001, 291: 1786-1789. 10.1126/science.1056346.

Freckleton R, Harvey PH, Pagel MD: Phylogenetic analysis and comparative data: a test and review of evidence. Am Nat. 2002, 160: 712-726. 10.1086/343873.

Freckleton R: The seven deadly sins of comparative analysis. J Evol Biol. 2009, 22: 1367-1375. 10.1111/j.1420-9101.2009.01757.x.

Garland T, Díaz-Uriarte R: Polytomies and phylogenetically independent contrasts: examination of the bounded degrees of freedom approach. Syst Biol. 1999, 48: 547-558. 10.1080/106351599260139.

Garland T, Bennet AF, Rezende EL: Phylogenetic approaches in comparative physiology. J Exp Biol. 2005, 208: 3015-3035. 10.1242/jeb.01745.

Pagel MD: Seeking the evolutionary regression coefficient: an analysis of what comparative methods measure. J Theor Biol. 1993, 164: 191-205. 10.1006/jtbi.1993.1148.

Housworth EA, Martins EP: Random sampling of constrained phylogenies: conducting phylogenetic analyses when the phylogeny is partially known. Syst Biol. 2001, 50: 628-639. 10.1080/106351501753328776.

Huelsenbeck JP: Accomodating phylogenetic uncertainty in evolutionary studies. наука. 2000, 288: 2349-2350. 10.1126/science.288.5475.2349.

Cummins JM, Woodall PF: On mammalian sperm dimensions. J Reprod Fertil. 1985, 75: 153-175. 10.1530/jrf.0.0750153.

Kenagy GJ, Trombulak C: Size and function of mammalian testes in relation to body size. J Mammal. 1986, 67: 1-22. 10.2307/1380997.

Roldan ERS, Gomendio M, Vitullo AD: The evolution of euhterian spermatozoa and underlying selective forces: female selection and sperm competition. Biol Rev. 1992, 67: 551-593. 10.1111/j.1469-185X.1992.tb01193.x.

Gillies EA, Cannon RM, Green RB, Pacey AA: Hydrodynamic propulsion of human sperm. J Fluid Mech. 2009, 625: 445-474. 10.1017/S0022112008005685.

Fitzpatrick JL, Garcia-Gonzalez F, Evans JP: Linking sperm length and velocity: the importance of intramale variation. Biol Lett. 2010, 6: 797-799. 10.1098/rsbl.2010.0231.

Helfenstein F, Podevin M, Richner H: Sperm morphology, swimming velocity, and longevity in the house sparrow Passer domesticus. Behav Ecol Sociobiol. 2010, 64: 557-565. 10.1007/s00265-009-0871-x.

Firman RC, Simmons LW: Sperm midpiece length predicts sperm swimming velocity in houe mice. Biol Lett. 2020, 6: 513-516. 10.1098/rsbl.2009.1027.

Gage MJG, Morrow EH: Experimental evidence for the evolution of numerous, tiny sperm via sperm competition. Curr Biol. 2003, 13: 754-757. 10.1016/S0960-9822(03)00282-3.

Garcia-Gonzalez F, Simmons LW: Shorter sperm confer higher competitive fertilization success. Еволюция. 2007, 61: 816-824. 10.1111/j.1558-5646.2007.00084.x.

Dewsbury DA: Ejaculate cost and male choice. Am Nat. 1982, 279: 601-610. 10.1086/283938.

Olsson M, Madsen T, Shine R: Is sperm really so cheap? Costs of reproduction in male adders, Vipera berus. Proc Roy Soc Lond Series B. 1997, 264: 455-459. 10.1098/rspb.1997.0065.

Van Voorhies WA: Production of sperm reduces nematode life-span. Природата. 1992, 360: 456-458. 10.1038/360456a0.

Simmons LW, Emlen DJ: Evolutionary trade-off between weapons and testes. Proc Natl Acad Sc USA. 2006, 103: 16346-16351. 10.1073/pnas.0603474103.

Pitnick S, Markow TA, Spicer GS: Delayed male maturity is a cost of producing large sperm in Дрозофила. Proc Natl Acad Sc USA. 1995, 92: 10614-10618. 10.1073/pnas.92.23.10614.

Gomendio M, Malo AF, Garde J, Roldan ERS: Sperm traits and male fertility in natural populations. Възпроизвеждане. 2007, 134: 19-29. 10.1530/REP-07-0143.

Harvey PH, Pagel MD: The Comparative Method in Evolutionary Biology. 1991, Oxford: Oxford University Press

Felsenstein J: Phylogenies and the comparative method. Am Nat. 1985, 125: 1-15. 10.1086/284325.

Nagakawa S: A farewell to Bonferroni: the problems of low statistical power and publication bias. Behav Ecol. 2004, 15: 1044-1045. 10.1093/beheco/arh107.

Rosenthal R: Meta-Analytic Procedures for Social Research. 1991, Newbury Park: SAGE Publications

Rosenthal R: Parametric measures of effect size. The Handbook of Research Synthesis. Edited by: Cooper H, Hedges L. 1994, New York: SAGE Publications, 231-244.

Rosnow R, Rosenthal R: Effect sizes for experimenting psychologists. Can J Exp Psychol. 2003, 57: 221-237.

Cohen J: Statistical Power Analysis for the Behavioral Sciences. 1988, New Jersey: Erlbaum, Hillsdale

Smithson M: Confidence Intervals. 2003, London: SAGE Publications

Tomkins JL, Simmons LW: Measuring relative investment: a case study of testes investment in species with alternative male reproductive tactics. Anim Behav. 2002, 63: 1009-1016. 10.1006/anbe.2001.1994.


Гледай видеото: Мэри Роуч: 10 фактов, которых вы не знаете об оргазме (Февруари 2023).