Как диверсифицируются половые феромоны: уроки дрожжей

Многие организмы, включая насекомых, земноводных и дрожжи, используют половые феромоны для привлечения особей противоположного пола. Новое исследование, опубликованное 22 января в журнале PLOS Biology, изучает феромоны у дрожжей Schizosaccharomyces pombe и выявляет асимметричную систему распознавания феромонов.

Ключевой механизм видообразования

Новые виды могут возникать, когда две популяции больше не могут скрещиваться. Эта репродуктивная изоляция, ограничивающая поток генов, — один из ключевых механизмов видообразования. Мутации в системе феромонов могут нарушить распознавание партнёров, что приведёт к репродуктивной изоляции.

Асимметричная система у S. pombe

У S. pombe два пола ("Плюс" и "Минус") секретируют разные феромоны (P-феромон и M-феромон), которые связываются с соответствующими рецепторами на клетках противоположного пола. Анализ генов, кодирующих эти феромоны и их рецепторы, у 150 диких штаммов S. pombe показал:

• M-феромон и его рецептор полностью инвариантны (неизменны).
• P-феромон и его рецептор демонстрируют высокое разнообразие.

Такая же асимметричная диверсификация наблюдается у близкородственного вида S. octosporus.

Эволюционная гипотеза

Авторы предполагают, что асимметричная система может позволять гибко адаптироваться к мутационным изменениям феромонов, сохраняя при этом строгое распознавание партнёров. Ранее было показано, что несколько мутаций в феромоне и его рецепторе могут привести к репродуктивной изоляции и потенциальному видообразованию.

«Наши результаты дают новое представление об эволюционных механизмах диверсификации феромонов. Организмы могут иметь такие системы для создания новых версий феромонов, позволяя им сохраняться в популяции достаточно долго для эволюционной адаптации рецепторов», — сказал доктор Сэйк.

Таким образом, коэволюция феромонов и рецепторов может происходить шаг за шагом: прежде чем мутант будет полностью утерян, может возникнуть вторая, супрессорная мутация, восстанавливающая функцию.