Чем определяется, какого пола родится животное? У кого-то это зависит от внешних факторов (например, от температуры у крокодилов), у кого-то – определяется генетически (у человека, как известно, наличие Y-хромосомы необходимо для формирования мужчины). Однако всё это – лишь «спусковые крючки», запускающие сложный биохимический каскад, в котором участвует множество генов. Мутации в них могут приводить к нарушению нормального морфогенеза и негативно отражаться на плодовитости, а также вызывать появление интерсексов – особей с промежуточными, неопределенными половыми признаками. Однако недавно опубликованная работа показывает, что естественный отбор весьма быстро может устранить эти вредные эффекты.
Эксперименты проводились на привычном объекте генетики и биологии развития – нематодах (круглых червях) Caenorabditis elegans. В норме у этого вида пол определяется набором хромосом: генотип XX дает гермафродитов, у которых присутствуют нормально развитые и женские, и мужские половые органы, а Х0 (то есть вторая половая хромосома отсутствует) – самцов. Червяки с половыми органами только женского типа в природе не встречаются. Использовались черви с комбинацией двух мутаций, приводившей к тому, что особи с генотипом X0 не рождались, а пол оставшихся XX зависел от температуры: самцы появлялись в тепле (>20C), а гермафродиты – на холоде (<16C). При промежуточных температурах появлялось большое количество бесплодных интерсексов, а плодовитость особей с нормальными половыми признаками была понижена. Десять линий мутантных червей в течение пятидесяти поколений выращивались при температурах из этого интервала – таким образом, всё это время на них действовал естественный отбор (сами исследователи никакого подбора червей не производили!): преимущественно размножались особи, мутации в которых позволяли повысить плодовитость. За пятьдесят поколений ни одна из линий не вымерла. Наоборот, во всех линиях произошли значительные улучшения: повысилась доля гермафродитов (а также возросло среднее число яиц на одну особь) и снизилось число интерсексов. Причем, хотя во время опыта черви жили при одной и той же температуре, это «улучшение» проявилось на широком диапазоне температур – в некоторых линиях гермафродиты образовывались и при температуре 24С – то есть пропала исходная температурная зависимость!
Что послужило причиной такого восстановления, с чем работал отбор? Сами мутации никуда не делись – то есть не произошло возвращение к исходному генотипу. Логично предположить, что экспрессия других генов, участвующих в определении пола, изменилась, «подстроившись» под мутантные варианты. Однако исследование показало, что это не так – их уровни остались такими же, как и у первоначальных мутантов. По-видимому, изменения произошли в иных генах, до этого имевших лишь опосредованное влияние на морфогенез половых органов.
Таким образом, это исследование показало, что система определения пола – достаточно гибкая система, способная к весьма быстрым эволюционным изменениям.
Статья опубликована в журнале Evolution
Подготовил к публикации Сергей Лысенков
