Механизм жизнеспособности гибридов раскрыт на примере лягушек
Исследование на двух родственных видах лягушек — Xenopus tropicalis (западная шпорцевая лягушка) и Xenopus laevis (африканская шпорцевая лягушка) — показало, почему жизнеспособность гибридов зависит от того, какой вид является отцовским, а какой материнским.
Асимметрия гибридов
- При скрещивании самки X. laevis с самцом X. tropicalis эмбрионы оказываются жизнеспособными.
- При обратном скрещивании (самка X. tropicalis с самцом X. laevis) эмбрионы погибают на ранних стадиях развития.
Клеточный механизм нежизнеспособности
Исследователи выяснили причину гибели эмбрионов во втором случае: материнский молекулярный аппарат X. tropicalis не может полностью распознать отцовские хромосомы X. laevis.
- Два специфических участка отцовских хромосом оказываются несовместимыми с материнской клеткой.
- Это нарушает разделение хромосом во время клеточного деления.
- В результате дочерние клетки лишаются большого числа важных генов (например, генов метаболизма) и быстро погибают.
Эволюционный контекст
Это явление демонстрирует сильную асимметрию в образовании гибридов. По словам профессора Герта Яна Венстры, эти находки важны, потому что:
- Подобные гибриды встречаются в природе и иногда приводят к видообразованию.
- При возникновении новых видов существует переходный период: близкородственные виды могут давать жизнеспособное потомство, но если хромосомы становятся несовместимыми, это приводит к асимметричным результатам скрещивания.
- Данное исследование раскрывает клеточный механизм, лежащий в основе этого феномена.
Механизм у жизнеспособного гибрида
В жизнеспособном гибриде (самка X. laevis × самец X. tropicalis) обнаружился другой молекулярный механизм: активируются паразитические ДНК-элементы (транспозоны) в одном из геномов.
- Иммунная система самки не "настроена" на распознавание отцовских транспозонов и не подавляет их.
- В результате эти мобильные элементы могут начать выполнять новую регуляторную роль, влияя на активность генов.
- Это может оказывать значительное влияние на формирование и характеристики нового вида (результаты по этому механизму были опубликованы ранее в Genome Biology, Elurbe et al, 2017).
Исследование международной группы учёных из Университета Радбауда, США и Японии было опубликовано 10 января в журнале Nature.