Исследование гибридных бабочек указывает на множественные гены, вовлеченные в стерильность гибридных животных

Когда животные двух разных видов спариваются, их гибридное потомство может быть нездоровым или стерильным. Часто страдает только один пол.

Различия в фертильности между полами следуют паттерну, известному как правило Холдейна: гибриды страдают больше, когда наследуют две разные половые хромосомы. У млекопитающих самцы имеют XY хромосомы, поэтому самцы "лигров" и "тигонов" (потомства тигров и львов) стерильны, а самки с двумя X хромосомами обычно более фертильны. Но у бабочек, как и у птиц, самки имеют ZW половые хромосомы, а самцы — ZZ, поэтому согласно правилу Холдейна стерильными оказываются именно самки.

Новое исследование в Proceedings of the National Academy of Sciences, разработанное и проведённое бывшим аспирантом Тяньчжу Сюном, исследовало гибридную стерильность у бабочек, создавая гибридные скрещивания разных видов, чтобы определить, какие именно гены ответственны за этот фенотип.

Согласно анализу Сюна, ныне постдока в Корнелле, признак стерильности у гибридных бабочек, вероятно, связан со многими генами, разбросанными по Z хромосоме. Таким образом, для понимания всех генетических механизмов потребуются дальнейшие исследования.

Для исследования Сюн и коллеги создали гибриды бабочек-парусников рода Papilio. Они обнаружили, что проблемы, связанные с гибридами, такие как низкий вес куколки и деформация яичников у самок, возникали из-за неравномерного смешивания, или "интрогрессии", между Z половой хромосомой и всеми остальными хромосомами. Это наблюдение указывает на множество генов, работающих вместе для создания баланса внутри каждого вида.

Баланс между Z хромосомой и остальными хромосомами нарушается, когда первая наследуется только от одного вида, как у гибридных самок ZW. W хромосома, характерная для самок бабочек, содержит очень мало генов и не участвует в процессе. Более того, Сюн показал, что гибридные самки другого вида бабочек, Heliconius, изученные Нилом Россером и коллегами, также следовали той же полигенной модели на Z хромосоме.

"Изначально я надеялся найти главный ген, вызывающий фенотип, — сказал Сюн. — Но оказалось, что ответ более математический, чем ожидалось, и что очень большое количество генов на самом деле лучше объясняет паттерн".

Анализ показывает, что гибридная стерильность может быть подобна росту у людей — полигенной, то есть вовлекающей множество генов. "Тяньчжу показал, что важна доля Z хромосомы, а не наличие конкретной проблемы в одном регионе хромосомы", — сказал старший автор исследования, профессор Джеймс Маллет.