Zanim plemniki dotrą do komórki jajowej, muszą przetrwać odpowiednio długie oczekiwanie, a potem - wymagający i trudny wyścig, podczas którego czeka je wiele niebezpieczeństw. Zapłodnienie nie byłoby możliwe, gdyby nie znajdujące się w nasieniu białka. Mają one za zadanie nie tylko odżywiać męskie komórki rozrodcze, ale i chronić je przed patogenami czy zapewniać jak najlepszą żywotność.

"Pewne analogie można znaleźć między składem nasienia a składem krwi" - mówi w rozmowie z PAP prof. Andrzej Ciereszko z Instytutu Rozrodu Zwierząt i Badania Żywności PAN w Olsztynie. Zaznacza, że krew składa się nie tylko z komórek krwi, ale i z osocza. Podobnie i nasienie: w jego skład wchodzą nie tylko plemniki, ale też tzw. plazma nasienia. Badacze z zespołu prof. Ciereszko starają się zidentyfikować białka wchodzące w skład plazmy nasienia, bez których przetrwanie plemników nie byłoby możliwe. Chcą też zrozumieć, jak białka te działają. Za swoje badania nad białkami układu rozrodczego ryb i ptaków zespół z IRZiBŻ otrzymał w tym roku Nagrodę II Wydziału PAN.

Dzięki pracom zespołu prof. Ciereszko opisano białka nasienia ryb najważniejszych w polskiej hodowli: karpia i pstrąga tęczowego. Badaczom z IRZiBŻ PAN udało się zidentyfikować ponad 350 białek nasienia pstrąga tęczowego oraz ponad 530 białek nasienia karpia. "Jest to dotychczas największy zbiór białek dla nasienia tych gatunków" - mówi naukowiec.

Analizę setek czy tysięcy białek na raz umożliwia proteomika. Naukowcy badają białka za pomocą spektrometrii mas oraz identyfikacji protein z wykorzystaniem informacji zawartej w sekwencji DNA. Aby złożyć informacje z obu źródeł, wykorzystują metody bioinformatyczne.

Zespół z IRZiBŻ PAN opisał m.in. białka istotne dla metabolizmu plemników, ich ochrony przed bakteriami oraz uszkodzeniami spowodowanymi przez wolne rodniki. Wyselekcjonowane białka wyizolowano i scharakteryzowano. Przeprowadzone badania umożliwiły głębsze poznanie fizjologicznych mechanizmów odpowiedzialnych za funkcjonowanie układu rozrodczego, w tym mechanizmów odpowiedzialnych za ruchliwość plemników oraz ich zdolność zapładniającą.

Prof. Ciereszko opowiada, że rozpoznanie białek charakterystycznych dla nasienia ma znaczenie m.in. w komercyjnej hodowli zwierząt, ale także w ochronie gatunków ginących. Wiedza o działaniu białek plazmy nasienia w przyszłości być może pozwoli identyfikować najlepsze samce rozpłodowe, a także ułatwi rozpoznawanie dysfunkcji, które utrudniają rozmnażanie.

Rozmówca PAP ma też nadzieję, że wiedza o białkach układu rozrodczego zwiększy efektywność kriokonserwacji nasienia, a więc mrożenia go w ciekłym azocie. Nasienie bowiem można zamrozić w ciekłym azocie i w tej formie bezpiecznie transportować i przechowywać przez długi czas (są szacunki, że tak przechowywane nasienie będzie zdolne do zapłodnienia nawet po 3 tys. lat).

Kriokonserwacja nasienia jest powszechna np. w hodowli bydła. "Dzięki niej można doprowadzić do tego, że z nasienia jednego rozpłodnika urodzi się nawet 20 tys. cieląt" - mówi prof. Ciereszko. Jak jednak zaznacza badacz, kriokonserwacja nie w przypadku każdego gatunku jest aż tak efektywna. Znacznie gorzej spisuje się na razie np. w hodowli ryb czy ptactwa. Badania nad składem białek układu rozrodczego mogą sprawić, że rozmnażanie mniej standardowych zwierząt wspomagane procesem kriokonserwacji byłoby efektywniejsze.

Naukowiec wyjaśnia, że skład nasienia ryb siłą rzeczy musi się różnic od składu nasienia ssaków. U ssaków do zapłodnienia dochodzi wewnątrz organizmu samicy, a zanim plemnik połączy się z komórką jajową, czeka go długa odyseja. Inaczej jest u ryb. One uwalniają nasienie do wody - nieraz ma to miejsce w rwącym potoku - a do zapłodnienia ikry musi dojść w ciągu kilkunastu sekund. Różnice w składzie nasienia są więc nie do uniknięcia. Warto znać te różnice w składzie plazmy nasienia, aby umieć trafnie określać jakość nasienia i opłacalność tego, by poddawać je kriokonserwacji.

Badania składu nasienia to również szansa w ochronie zagrożonych zwierząt. Chodzi o tworzenie jak najefektywniejszych banków nasienia, swoistej Arki Noego dla zwierząt, których jest na świecie coraz mniej. Takie nasienie mogłoby kiedyś zapewnić większą różnorodność genetyczną zagrożonym gatunkom. "W Polsce takimi zagrożonymi gatunkami są leśne kuraki - cietrzew czy głuszec. Jeśli za naszego życia nic się nie zrobi, te zwierzęta wyginą" - podaje przykład badacz i alarmuje, że banki nasienia takich zwierząt powinny zacząć powstawać już teraz, żeby była szansa ocalić takie gatunki.

PAP - Nauka w Polsce, Ludwika Tomala

lt/ agt/