Генетическая "игра на грани" может определять выживание эмбрионов млекопитающих

Исследование показало, что опасная "игра на грани" между конкурирующими генами у млекопитающих может объяснить, почему многие оплодотворённые яйцеклетки не развиваются в новую жизнь.

Внутри генома гены могут конфликтовать, когда противоположные хромосомы действуют в своих собственных эволюционных интересах. Хотя эта борьба между мужскими и женскими генами общеизвестна, то, что определяет победителя — или есть ли он вообще — долгое время оставалось загадкой.

Биологи из Университета Бристоля и Университета Эксетера продемонстрировали, что ответ может дать опасная "игра на грани", где ставки постоянно повышаются, что приводит либо к триумфу наиболее смелого, либо к взаимному самоуничтожению. Статья опубликована в Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences.

Соавтор исследования доктор Патрик Кеннеди пояснил: "Во многих млекопитающих известно, что гены от каждого родителя вступают в перетягивание каната за признаки потомства. Наши результаты показывают, что триумф одерживают те гены, которые продолжают повышать ставки, заставляя противника отступить и сдаться, подобно военной стратегии "игры на грани" времен Холодной войны. Но если оба гена зайдут слишком далеко до точки разрыва, они могут в конечном итоге погибнуть".

Исследователи использовали комбинацию эволюционной теории и компьютерного моделирования, чтобы изучить стратегии, используемые генами в ходе рискованных "переговоров". В их моделях гены могли вкладывать разное количество ресурсов в конфликт в зависимости от того, были ли они от мужской или женской особи. Результаты показали, что если обе стороны вложат слишком много и в итоге перейдут грань, организм, в котором они находятся, может не выжить вовсе.

Опубликованная теория предполагает, что в игре с высокими ставками между эгоистичными генами побеждают те, кто готов подойти ближе к краю, сдерживая противодействие соперников.

Когда гены в одном геноме действуют по-разному в зависимости от того, произошли ли они от мужской или женской особи, биологи говорят о "геномном импринтинге" — процессе, при котором конкурирующие хромосомы действуют в своих собственных эволюционных интересах. Хотя конфликты импринтинга теперь хорошо известны, предсказание победившей стороны ставило ученых в тупик.

Доктор Кеннеди объяснил: "В геноме плода гены от самца могут эволюционировать, чтобы сделать плод более "жадным" — захватывая больше ресурсов от самки. Между тем, гены от самки пытаются сопротивляться. Биологи считают, что эта борьба рискованна: чем больше каждый набор хромосом пытается добиться своего, тем выше риск для роста и выживания плода".

Соавтор исследования доктор Энди Хиггинсон добавил: "Наши результаты имеют неожиданные последствия. События развития, такие как ранняя потеря беременности, могут быть результатом споров между генами, которые эволюционировали, чтобы идти до предела в попытках заставить другие гены позволить им победить. Этот всё более опасный конфликт между генами может влиять на то, почему около одной из четырех оплодотворённых яйцеклеток никогда не развиваются дальше первого триместра".