Быстрая эволюция гениталий мышей связана с небольшим набором генов

Разные виды мышей обычно выглядят практически одинаково, за одним существенным исключением:

Форма и размер бакулюма мыши — то есть кости внутри пениса мыши — чрезвычайно разнообразны. Фактически, в некоторых случаях это единственный способ отличить разные виды мышей друг от друга.

До сих пор генетическая основа этого разнообразия оставалась загадкой.

«Общая форма тела животного меняется не так быстро, как форма его гениталий. На самом деле, для любого животного, практикующего внутреннее спаривание, эволюция мужских гениталий происходит с невероятной скоростью», — сказал Мэтт Дин, эволюционный биолог из Колледжа литературы, искусств и наук USC Dornsife.

Дин и аспирант USC Николас Шульц исследовали генетический код 75 различных линий мышей и обнаружили, что всего два участка в геноме мыши, или «локусы количественных признаков (QTL)», контролируют около половины вариаций размера бакулюма. Кроме того, команда Дина обнаружила, что один QTL контролирует 20% вариаций формы бакулюма.

Вместе это говорит о том, что лишь несколько генетических изменений могут оказывать огромное влияние на общий размер и форму бакулюма.

Статья с их находкой была опубликована 2 марта в журнале G3: Genes/Genomes/Genetics (Genetics Society of America).

Хотя изучение бакулюмов может показаться эзотерическим, результаты имеют потенциальное значение для исследования развития костей и заболеваний, а также для понимания работы эволюции.

«Физиология костей важна при нескольких человеческих заболеваниях, таких как остеопороз. Если мы сможем определить генетическую основу этих вариаций, мы сможем лучше понять корни болезни у людей», — сказал Дин. «Кроме того, идентификация генов, контролирующих бакулюм, в конечном итоге может помочь нам определить, дают ли они эволюционное преимущество и почему».

Дин и Шульц сделали 3D микро-КТ-сканы 369 бакулюмов. Количественно сравнивая вариации этих бакулюмов с вариациями в геномах мышей, они смогли определить гены, ответственные за различия как в размере, так и в форме.

Предыдущие исследования бакулюмов были осложнены трудностью количественного сравнения. Если у вас есть две идеально прямые кости, легко проанализировать их количественное различие — это просто разница в их длине и ширине. Но с изогнутыми или странной формы структурами анализ становится сложнее.

Вместо этого Дин и Шульц создали цифровые 3D-модели, которыми можно было манипулировать в виртуальном пространстве, что сделало возможным прямое сравнение. Эта технология также лежала в основе более ранней работы Дина, которая выявила эволюционное преимущество тазовых костей у китов.