Ägget väljer spermie om naturen själv får bestämma

I biologiböckerna förklaras befruktning med att spermierna rör sig upp genom livmoderhalsen med hjälp av sin svans och att kanske några hundra av sädesvätskans upp till en halv miljard spermier når ägget, men endast en spermie kan befrukta det.

Vilka egenskaper har då den enda spermie som står för befruktningen? Är det den snabbaste eller den största och starkaste?

Omöjligt att säga vilken spermie som lyckas

Jane Morrell, professor vid Institutionen för kliniska vetenskaper, Reproduktionsbioteknologi, SLU, svarar så här:
– Det kan man inte säga, eftersom spermier måste vistas i stoets reproduktionsorgan minst några timmar upp till ett par dagar, innan de är befruktningsdugliga. Därför är det nästan omöjligt att säga vilken spermie som kommer att ”lyckas”. Det finns även forskning som säger att spermier blir mindre när de mognar.
– Det som vi kan säga generellt är att ju fler motila spermier med normal morfologi som finns i ejakulatet, desto bättre är chansen att stoet också blir dräktigt.

Det innebär att det är de mest rörliga spermierna med normalt utseende som har chans att bli den som står för befruktningen.

Jane Morrell berättar att det finns studier som säger att det är oocyten (äggmodercellen) som bestämmer vilken spermie som får befrukta.

Kemiska signaler  från kvinnan väljer spermie

Just detta har visats genom banbrytande forskning på människor. Docent John Fitzpatrick vid zoologiska institutionen, Stockholms universitet, är huvudförfattare till en uppmärksammad studie.
– Vår studie på människor var den första som visar att det är kemiska signaler från kvinnans ägg som väljer vilken spermie det vill bli befruktat av, säger John Fitzpatrick.

Mänskliga äggceller avger kemiska signaler för att locka spermier till det obefruktade ägget. I studien tog man reda på om ägget använde dessa signaler för att välja vilka spermier de attraherade.

Det visade sig att vätska från en viss kvinna var bättre på att attrahera spermier från en viss man – vätska från en annan kvinna var bättre på att attrahera spermier från en annan man.
– Det visar att hur ägg och spermier interagerar beror på vilken specifik man och kvinna som är involverad. Spermierna har bara ett jobb, att befrukta ägg, så det finns ingen anledning för dem att vara kräsna. Ägget kan däremot vinna på att välja spermier av hög kvalitet eller den som är mest genetiskt kompatibel, säger John Fitzpatrick.

Stoet letar efter kvalitet

Precis samma sak gäller för hästar, säger doktor Dominik Burger, reproduktionsforskare vid statsstuteriet i Avenches, Schweiz.
– Hingsten letar efter kvantitet, stoet efter kvalitet. I en frilevande hjord fölar ston i regel bara vartannat år, därför måste de vara kräsna i sitt val.

Forskning har visat att stonas ägg frigör samma slags kemiska signaler i den follikulära vätskan som kvinnor gör. Vätskan omger ägget och signalerna attraherar sperma.
– Vi har mycket att lära genom att studera hästars naturliga parningssystem, menar Dominik Burger. Trots att vi i dag använder de mest moderna metoder för att befrukta ston, är dräktighetsresultatet sämre än hos frilevande hästar – knappt 75 procent jämfört med upp till 90 procent i en hästflock.

På statsstuteriet i Avenches, Schweiz, har de börjat efterlikna naturen på flera sätt. I en studie har man utgått från att en frilevande hingst betäcker det brunstiga stoet mycket ofta – upp till nio–tio gånger per dygn – och därför seminerat en grupp ston fyra gånger med korta intervaller med fryst sperma, i stället för två gånger.
– Dräktighetsresultatet blev mycket bättre med fyra inseminationer, 72 procent jämfört med 47 procent vid dubbel insemination. Detta utan att stona fick fler inflammatoriska reaktioner, säger Dominik Burger.

Spermierna har bara ett jobb, att befrukta ägg, så det finns ingen anledning för dem att vara kräsna.

I en annan studie har Burger visat att ston kan ha viss kontroll över sin dräktighet. Detta beror på den individuella doft som hingstarna utsöndrar, modifierad av MHC, vilket är proteiner som i vissa gener är involverade i immunsystemet.

I studien fick 191 varmblodsston träffa en teaserhingst från precis före insemination fram till två dagar efteråt. Det fanns flera teaserhingstar att alternera mellan, ingen av dem användes i avel, utan stona seminerades utefter sina ägares val. Stoets kropp uppfattade det som att teaserhingsten var far till fostret och brunstiga ston visade klart att de föredrog hingstar med MHC som skiljde sig från deras eget. Om han hade en MHC-doft som skiljde sig från deras egen, var chansen till dräktighet vid 14–17 dygn betydligt större än om dofterna liknade varandra.

I de fall hingstens doft liknade stoets, var risken stor att hon aborterade fostret mycket tidigt.

Stoet har stor kontroll

Stona hade alltså en stor kontroll över sin reproduktion, både genom valet av hingst och genom spontan resorption av tidiga embryon.
– Detta är förmodligen av evolutionära skäl. För att behålla den genetiska mångfalden är det viktigt att undvika likheter mellan parterna och därmed släktskap, konstaterar Dominik Burger.

Etologen Per Jensen, Linköpings universitet, har i ett flertal böcker sammanställt forskning om olika djurslag och till exempel beskrivit hönornas effektiva motdrag mot våldtäkt: de stöter helt en enkelt ut sperman efter en parning som de inte varit med på. Så den tuppen reproducerar sig inte!
– Forskningen har gått framåt sedan dess, berättar Per Jensen. Numera vet vi att hönan kan lagra spermier från olika hanar i särskilda små fickor i vaginan för att använda dem under upp till tre veckor efter kopulation. Hönan kan alltså välja exakt vilken tupps spermier som ska få befrukta ägget.
– Att honan styr befruktningen tycks vara ett ganska utbrett förhållande hos många djurslag, vilket vi gradvis lär oss allt mer om.

Källor:

• Chemical signals from eggs facilitate cryptic female choice in humans, John L Fitzpatrick et al.
• Crude Mare Folli-cular Fluid Exerts Chemotactic Effects on Stallion Spermatozoa, MC Navarro et al.
• Major histocompatibility complex-linked social signalling affects female fertility, D Burger, C Wedekind.
• Biological Sciences 2018.
• Världens vanligaste fågel, Per Jensen (bok) 2021.
• Increase of pregnancy rate after multiple periovulatory inseminations in mares, Desiree Huber, 2019.
• Webinariet ”Fit into the breeding season”  den 10 mars 2021.

Denna artikel publicerades första gången i Ridsport nummer 5/2021.