Происхождение видов: Дисбаланс белков губит гибридов

Новое исследование под руководством профессора Акселя Имхофа из Университета Людвига-Максимилиана в Мюнхене показывает, что ключевую роль в репродуктивной изоляции видов играют различия в количестве, а не обязательно в последовательности, определенных ключевых белков.

Гены несовместимости

Согласно модели Добржанского–Мюллера, гибридная стерильность или нежизнеспособность возникает из-за взаимодействия генов, которые быстро эволюционировали в расходящихся популяциях. Такие пары генов называют генами несовместимости Добржанского–Мюллера.

Исследование на плодовых мушках

Ученые исследовали пару таких генов — Hmr (Hybrid male rescue) и Lmr (Lethal male rescue) — у близкородственных видов плодовых мушек Drosophila melanogaster и D. simulans.

• Гибридные самцы от таких скрещиваний нежизнеспособны.
• Гибридные самки жизнеспособны, но стерильны.

Механизм несовместимости

Белки HMR и LHR, кодируемые этими генами, образуют молекулярный комплекс. Он связывается с центромерными областями хромосом и играет важную роль в их расхождении при делении клетки.

Ключевая проблема для гибридов — разное количество этих белков у родительских видов:

• D. melanogaster производит намного больше HMR.
• D. simulans производит намного больше LHR.

В гибридных клетках эти белки, сохраняя способность взаимодействовать, образуют аномально большое количество комплексов HMR-LHR. Это количество превышает число доступных центромерных сайтов связывания. В результате комплекс связывается по всему геному, что и приводит к гибридной летальности.

Выводы и перспективы

Исследование доказывает, что решающую роль играет относительный уровень белков, а не различия в их аминокислотной последовательности. Это открывает путь для поиска других видовых различий в уровнях белков с помощью количественной протеомики. В планах ученых — детальное изучение других факторов, вовлеченных в репродуктивную изоляцию.