Ученые отследили эволюцию половых хромосом у патогенных грибов

Некоторые грибы рода Cryptococcus, связанные с заболеваниями человека, могут иметь десятки тысяч различных типов спаривания. В новом исследовании ученые из Университета Дьюка выявили эволюционный переломный момент, превративший патогенную форму Cryptococcus из организма со множеством полов в организм всего с двумя типами.

Ключевое открытие: в процессе эволюции перестройка ДНК, известная как транслокация, объединила отдельные участки генов, определяющих пол, на одной хромосоме, создав аналог человеческих X или Y хромосом.

Неожиданная деталь: эти критические транслокации произошли в области центромер — плотных участков в центре хромосом, которые ранее считались защищенными от рекомбинации.

"Рекомбинация в центромере не должна происходить часто, она просто должна происходить достаточно регулярно, чтобы отмечать эволюцию организма", — объяснил старший автор исследования Джозеф Хейтман.

Эволюционный путь: Исследователи сосредоточились на последнем общем предке патогена Cryptococcus neoformans и его ближайшего родственника, непатогенного Cryptococcus amylolentus.

• У C. amylolentus (предковое состояние) десятки генов, контролирующих тетраполярную систему спаривания, расположены в двух разных локусах на хромосомах 10 (локус P/R) и 11 (локус HD).
• У C. neoformans (эволюционировавшее состояние) множественные транслокации, включая события в центромерах, в итоге поместили оба половых детерминанта на одну хромосому.
• Последующие перестройки сблизили локусы P/R и HD, что привело к биполярной системе спаривания, аналогичной мужскому и женскому полу у большинства видов.

Значение: Исследование поддерживает теорию Сусуму Оно о "захвате" генов, определяющих пол, на половых хромосомах в ходе эволюции. Оно также показывает, что центромеры не являются абсолютным барьером для рекомбинации, и предполагает, что аналогичные транслокации могут играть роль в эволюции половых хромосом у других организмов. Эти хромосомные перестройки также являются частой причиной врожденных дефектов и рака у людей.