Как использование «эгоистичного гена» может помочь контролировать популяции вредных насекомых

Новое исследование проливает свет на одну из нерешенных загадок генетики — как можно использовать механизмы работы так называемого «эгоистичного гена» для контроля над популяциями вредных насекомых. Ученые полагают, что понимание молекулярной основы эгоистичного гена и принципов его работы позволит найти новые методы борьбы с насекомыми, которые являются глобально значимыми вредителями и переносчиками болезней.

Исследование международной команды ученых под руководством Университета Шеффилда сосредоточено на явлении мейотического драйва, при котором эгоистичный ген нарушает нормальную схему наследования. Работа опубликована в PLOS Genetics.

Мейоз — это тип клеточного деления, в результате которого образуются гаметы (сперматозоиды и яйцеклетки), несущие половину генетического материала каждого родителя. При их слиянии во время оплодотворения образуется новое потомство.

Согласно классической генетике, материнская и отцовская версии каждого гена в гаметах имеют равные шансы быть переданными потомству. Однако этот процесс нарушается мейотическим драйвом, при котором эгоистичные гены резко повышают вероятность успешной передачи своего генетического кода.

«Все гены эгоистичны, но некоторые более эгоистичны, чем другие. Мейотический драйв — мощный механизм, и в мире насекомых некоторые эгоистичные гены могут оказывать существенное влияние на количество производимого мужского и женского потомства. В конечном итоге это может привести к вымиранию популяций насекомых, несущих эти гены. Изучая фундаментальные основы этого процесса, ученые смогут использовать эти знания для контроля популяций насекомых, ответственных за крупные вспышки болезней и нехватку продовольствия», — говорит доктор Алисон Райт, руководитель исследования.

Исследование, возглавляемое учеными из Шеффилда, изучило эгоистичный ген у малайзийской стебельчатоглазой мухи (Teleopsis dalmanni). Используя секвенирование РНК единичных клеток, ученые проанализировали экспрессию генов в отдельных сперматозоидах во время их формирования. Это новый метод исследования молекулярного механизма мейотического драйва.

«Этот новый подход позволил нам обнаружить несколько генов, важных для нормального развития сперматозоидов, активность которых изменяется в присутствии эгоистичного гена. Эгоистичный ген способен повреждать подвижность сперматозоидов-конкурентов, несущих Y-хромосому, что приводит к рождению меньшего числа мужских особей. Со временем это приводит к сильному перекосу в соотношении полов в пользу самок, когда самцов становится очень мало, что серьезно сказывается на существовании и фертильности популяции», — поясняет доктор Питер Прайс, ведущий автор исследования.

Сама малайзийская стебельчатоглазая муха не является вредителем, но она дает ценное представление о работе мейотического драйва и эгоистичного гена. Далее ученые планируют применить свой новый подход, чтобы изучить происхождение этого гена и его долгосрочные последствия для судьбы популяций насекомых.