Генетический «главный выключатель» определяет пол у большинства животных
Новый анализ, опубликованный в Trends in Genetics, показывает, что пол у животных обычно определяется одним геном. Утверждения о «полигенном» определении пола у некоторых видов описывают аномальные или переходные ситуации.
Главный выключатель у человека и других позвоночных
У млекопитающих пол определяется геном SRY на Y-хромосоме. Его наличие (кариотип XY) запускает развитие по мужскому типу, а отсутствие (XX) — по женскому. Это обеспечивает простое наследование и соотношение полов 1:1.
У других позвоночных системы разнообразны, но также обычно сводятся к действию одного гена:
- Доминантный ген на Y или X (у многих рыб, лягушек, черепах).
- Дозовый эффект одного гена (например, у птиц: две копии DMRT1 у ZZ-самцов против одной у ZW-самок).
Хотя в разных видах «главным выключателем» служат разные гены, все они запускают одни и те же пути дифференцировки.
Исключительные виды: кажущаяся сложность
Некоторые виды, такие как платиновая рыба, морской окунь или некоторые лягушки, по данным скрещиваний, демонстрируют два или более гена, влияющих на пол. Также существуют виды с несколькими парами половых хромосом (например, утконос с пятью X и пятью Y).
Однако анализ показывает, что это не стабильные полигенные системы:
- Множественные хромосомы ≠ множественные гены. У утконоса все пять Y-хромосом передаются вместе, и пол определяет один ген на самой маленькой из них.
- Гены контролируют один путь. Иногда обнаруживаемые разные гены регулируют отдельные этапы одного каскада, управляемого главным геном.
- Варианты одного локуса. У платиновой рыбы разные варианты, влияющие на пол, происходят с одной и той же хромосомы.
- Системы в переходном состоянии. У морского окуня частоты вариантов различаются в ареале, а у европейской лягушки есть признаки замещения старой системы новой.
- Артефакты лабораторного разведения. У диких zebrafish (данио-рерио) обычная ZW-система. Лабораторные линии, разводимые десятилетиями, независимо потеряли W-хромосому, и пол у них стали определять фоновые гены с более слабым эффектом.
Гибриды и «война генов»
Многие кажущиеся полигенными системы оказываются гибридами между видами с разными системами определения пола (например, XY и ZW). У их потомства (например, с кариотипом XYZW) возникают конфликты между половыми генами, что может приводить к интерсекс-признакам, бесплодию или перекосу в соотношении полов.
Такие скрещивания могут выявлять множество генов с большим и малым эффектом на определение пола. Однако в долгосрочной перспектииве действует сильный отбор в пользу того, чтобы один ген взял верх. Это превращает неэффективную полигенную систему в стабильную одногенную, обеспечивающую фертильных самцов и самок в соотношении 1:1.