Ген определения пола у пчёл и муравьёв идентифицирован

Большинство видов на Земле существуют в виде двух биологических полов, и обмен генами между самцами и самками жизненно важен для их выживания. Однако то, что определяет, разовьётся ли особь в самца или самку, сильно варьируется у разных видов.

У людей пол определяется X и Y хромосомами: особи с XY становятся самцами, а с XX — самками. Единственный ген на Y-хромосоме, SRY, действует как переключатель, запускающий развитие по мужскому типу.

Однако у многих других видов механизм совершенно иной. У насекомых, таких как пчёлы, осы и муравьи, пол определяется через систему, известную как гаплодиплоидия, которая встречается примерно у 12% видов животных. При этом механизме самки развиваются из оплодотворённых яиц и имеют два набора хромосом, а самцы — из неоплодотворённых яиц и обладают только одним набором.

У медоносных пчёл исследователи более двух десятилетий назад обнаружили, что ген под названием csd контролирует этот удивительный процесс. Особи, несущие две разные версии csd, развиваются в самок, тогда как особи только с одной версией становятся самцами. Однако до сих пор было неясно, используют ли те же 20 000 видов пчёл тот же генетический переключатель.

Чтобы раскрыть эту загадку, исследовательская группа Мэтью Вебстера из Уппсальского университета секвенировала весь геном рыжей осмии (Osmia bicornis) — обычного вида, часто встречающегося в пчелиных отелях в садах по всей Европе. Они тщательно исследовали сотни гнёзд, чтобы выявить необычно крупных самцов — редких особей, несущих две идентичные копии гена, определяющего пол.

Сравнив их геномы, они смогли точно определить местоположение гена, ответственного за определение пола у этого вида. Их результаты опубликованы на этой неделе в журнале PLoS Biology.

Исследователи с удивлением обнаружили, что идентифицированный ген, ANTSR, — это тот же самый ген, который недавно был показан как контролирующий пол у вида муравьёв. ANTSR — это ген длинной некодирующей РНК, что означает, что он не преобразуется в белок.

В зависимости от количества присутствующих копий он действует как переключатель, запускающий процесс развития в сторону самца или самки. Обнаружение того, что этот ген имеет консервативную функцию у пчёл и муравьёв, предполагает, что он работает как ген определения пола уже более 150 миллионов лет.

«Это действительно удивительно, потому что это означает, что ANTSR может быть основным геном определения пола, используемым более чем 150 000 видов пчёл, ос и муравьёв», — сказал Мэтью Вебстер, старший автор исследования. «Мы до сих пор не понимаем, как вариация в этом гене генерирует сигнал, запускающий развитие самца или самки. Причина, по которой медоносные пчёлы используют другой ген определения пола, также остаётся загадкой».

Это открытие приближает исследователей на большой шаг к пониманию того, как системы определения пола эволюционировали у пчёл и муравьёв, и молекулярных механизмов, лежащих в основе гаплодиплоидной системы определения пола. Это важно для понимания того, как генетическое разнообразие в рамках этих систем помогает поддерживать здоровые популяции. Результаты также могут иметь значение для сохранения пчёл и программ разведения, поскольку они дают ключевое представление о генетике, лежащей в основе размножения этих важных опылителей.