Скрытая асимметрия в спаривании дрожжей бросает вызов представлениям об эволюции полового диморфизма

Исследователи из Института наземной микробиологии Общества Макса Планка обнаружили неожиданную асимметрию в поведении одноклеточных дрожжей при спаривании, которая возникает исключительно из молекулярных различий в передаче сигналов феромонами. Результаты, опубликованные в Science Advances, могут пролить новый свет на эволюционное происхождение полового диморфизма у высших эукариот.

В отличие от высших эукариот, почкующиеся дрожжи S. cerevisiae являются изогамными: гаметы обоих типов спаривания («полов») — MATa и MATα — выглядят под микроскопом одинаково. Поскольку анизогамия (разница в размере гамет) считалась отправной точкой полового отбора, ведущего к эволюции различий в поведении, типы спаривания дрожжей предполагались симметричными не только морфологически, но и поведенчески.

Команда под руководством Виктора Суржика и Альваро Бандераса обнаружила скрытую поведенческую асимметрию, возникающую исключительно из молекулярных различий в сигналинге феромонов между двумя типами.

Ключевые открытия

• MATa-клетки демонстрируют исследовательское поисковое поведение.
• MATα-клетки проявляют чувствительность к короткодистанционному градиенту и поляризуются в сторону ближайшего партнера.
• Эти различия напоминают устоявшиеся асимметрии между гаметами у анизогамных организмов.

«Оказывается, поведенческая асимметрия гамет не обязательно является следствием анизогамии, но могла фактически предшествовать ей», — говорит Альваро Бандерас.

Математическое моделирование и компьютерные симуляции, выполненные Реми Коленом, показывают, что такое асимметричное поведение может давать преимущество в приспособленности, повышая эффективность спаривания в широком диапазоне условий окружающей среды.

Работа на модели одноклеточных эукариот предлагает новую перспективу на возможную отправную точку для эволюции удивительного разнообразия половых диморфизмов, наблюдаемых сегодня.