Черви могут эволюционировать, чтобы выжить в интерсекс-популяциях

Для полового размножения видам необходимы как минимум два пола. Существует множество способов определения пола. Например, у многих млекопитающих (включая человека) пол определяется хромосомами: самки имеют две X-хромосомы, а самцы — одну X и одну Y. У некоторых рептилий пол зависит от температуры инкубации яиц.

Эволюция признака возможна только при наличии его вариаций. Однако мутации в генах, определяющих пол, могут быть рискованными, если приводят к неспособности размножаться. Учёные давно задавались вопросом, как возникает такое разнообразие, учитывая, что эти гены, казалось бы, должны быть высококонсервативными.

Эволюция пола

Нематода Caenorhabditis elegans (C. elegans) обычно имеет хромосомную систему определения пола: большинство особей — гермафродиты (XX), способные к самооплодотворению или скрещиванию с самцами (имеющими одну X-хромосому).

В новом исследовании, опубликованном в журнале Evolution, учёные использовали экспериментальную эволюцию, чтобы проверить, как C. elegans может преодолеть изменения в этой системе. Они работали с мутантным штаммом, у которого пол зависит от температуры:

• При низких температурах развиваются гермафродиты.
• При высоких температурах развиваются самцы.

Исследователи создали популяции, полные интерсекс-особей, подвергая личинок воздействию промежуточных температур. Эти интерсекс-индивиды имели характеристики обоих полов, что затрудняло их размножение.

Размножение интерсекс-особей

Учёные позволили этим малоплодовитым интерсекс-популяциям выживать и размножаться в течение 50 поколений. Затем они измерили соотношение полов и плодовитость в поздних поколениях.

Пол C. elegans легко определить по форме хвоста:

• У самцов закруглённый кончик.
• У самок (гермафродитов) — заострённый, кнутовидный, с видимыми яйцами.
• Интерсекс-особи имеют оба признака: закруглённый кончик, как у самца, но часто несут яйца, как самка.

К концу эксперимента все популяции вернулись к более типичному соотношению полов и высокой плодовитости, несмотря на воздействие той же промежуточной температуры, которая изначально производила интерсекс-особей.

Исследователи обнаружили, что экспрессия генов определения пола у животных почти не изменилась. По словам Кристофера Чендлера, «похоже, они компенсировали изменения через другие генетические механизмы и, вероятно, несколькими разными способами». Другими словами, эволюционировали другие гены, чтобы компенсировать изменения в генах определения пола, позволяя особям развиваться либо как самец, либо как самка, а не как интерсекс.

Как отмечает Ян Дворкин, выводы имеют огромное значение для понимания эволюции: «Даже когда гены выполняют такую важную функцию, как определение пола, эволюционный процесс может преодолеть промежуточные или менее приспособленные типы иногда удивительными способами».