Крошечный ген обеспечивает выживание самцов птиц
Международная исследовательская группа под руководством биологов из Гейдельбергского университета и Эдинбургского университета обнаружила ранее неизвестный механизм, обеспечивающий выживание самцов птиц. Речь идёт о микроРНК — короткой регуляторной рибонуклеиновой кислоте, которая уравновешивает активность половых хромосом. Исследование опубликовано в журнале Nature.
Эволюционная проблема половых хромосом
У птиц самцы имеют две Z-хромосомы, а самки — одну Z и одну W. W-хромосома, подобно Y-хромосоме у млекопитающих, потеряла большинство генов. Чтобы компенсировать этот дисбаланс, у птиц повышается активность ключевых генов на Z-хромосоме. Это критически важно для выживания самок, но приводит к генетической гиперактивности у самцов с двумя Z-хромосомами, что вызывает дефекты развития.
Роль микроРНК
Учёные под руководством профессора Хенрика Кессмана (Гейдельбергский университет) и доктора Майка МакГрю (Эдинбургский университет) предположили, что определённая микроРНК, активная преимущественно у самцов, играет ключевую роль в балансировке активности Z-хромосомы.
«Эта микроРНК в основном активна у самцов птиц, что привело нас к предположению, что она помогает сбалансировать активность Z-хромосомы», — объясняет профессор Кессман.
Экспериментальное подтверждение
Используя редактирование генов на примере кур, исследователи удалили эту микроРНК. Результаты показали:
- Самцы: эмбрионы не смогли выжить без микроРНК.
- Самки: развивались нормально.
По словам доктора Амира Фаллашахруди, бывшего постдока в команде Кессмана, это «единственная известная микроРНК, которая необходима для выживания одного пола, но не другого».
Механизм действия и значение открытия
Доктор МакГрю сравнивает механизм с диммером: микроРНК действует как «регулятор яркости», снижая активность гиперактивных генов на двух мужских Z-хромосомах.
Открытие демонстрирует:
- Птицы выработали уникальное эволюционное решение для компенсации генетического дисбаланса между половыми хромосомами, отличное от системы млекопитающих.
- Эволюция может находить разные решения одной и той же биологической проблемы.
- Крошечные гены могут оказывать драматическое влияние на выживание.
Этот ген найден у всех изученных видов птиц, но отсутствует у других животных. Учёные ставят новый вопрос: используют ли другие виды животных микроРНК для регуляции половых хромосом или полагаются на иные системы.