Лягушка с шестью половыми хромосомами проливает свет на эволюцию сложных XY-систем
Ученые обнаружили шесть половых хромосом у вида лягушек Odorrana swinhoana, эндемичного для Тайваня. Это открытие дает новое представление о том, как эволюционируют сложные XY-системы.
Открытие стало неожиданностью для международной исследовательской группы под руководством доцента Икуо Миуры из Исследовательского центра амфибий Хиросимского университета. В 1980 году в тайваньской бурой лягушке Raina narina (синоним O. swinhoana) был впервые описан случай множественной системы половых хромосом у амфибий. У нее обнаружили специфичную для самцов транслокацию между двумя хромосомами, что можно описать как ♂X1Y1X2Y2-♀X1X1X2X2.
Тогда идентификация хромосом, вовлеченных в транслокацию (хромосомную аномалию, при которой фрагмент одной хромосомы присоединяется к другой), была неопределенной. Исследователи рассчитывали обнаружить лишь одну транслокацию, но нашли три. Три специфичные для самцов транслокации создали систему из шести половых хромосом: ♂X1Y1X2Y2X3Y3-♀X1X1X2X2X3X3. Результаты опубликованы в журнале Cells.
Первый случай среди позвоночных
Случаи множественных половых хромосом у амфибий редки, их кариотипы, как правило, высококонсервативны. Большинство также гомоморфны с недифференцированными половыми хромосомами, в отличие от млекопитающих и птиц с гетероморфными системами XY и ZW. Известно всего 10 случаев множественных систем половых хромосом у амфибий.
Исследователи также выяснили, что потенциальные половые хромосомы, вовлеченные в транслокации, содержат ортологи генов определения пола у млекопитающих, птиц и рыб. Ортологи — это гены, произошедшие от общего предкового гена.
На Y1 хромосоме нашли Dmrt1 (ген определения мужского пола у птиц) и Amh (ген определения мужского пола у рыб и утконоса). На Y3 хромосоме обнаружили Sox3 (предковый ген SRY у терианских млекопитающих и ген определения пола у рыбы медаки). На Y2 хромосоме находится неидентифицированный ген определения пола.
Это первый случай, когда половые хромосомы, содержащие ортологи генов определения пола млекопитающих, птиц и рыб, найдены вместе у одного вида позвоночных.
Случайность vs. закономерность
Половые хромосомы эволюционируют из обычной аутосомной пары после приобретения гена определения пола. Команде еще предстоит выяснить, какая из трех пар является исходной половой хромосомой и какой из трех генов-кандидатов (Dmrt1, Amh или Sox3) — главный ген определения пола.
Миура пояснил, что до сих пор слияние половой хромосомы с аутосомой документировалось как случайное событие. Однако исследователи полагают, что хромосомы, участвующие в слияниях, были выбраны неслучайно, поскольку, вероятно, имеют общую геномную область.
«Чтобы это было так, все три [хромосомы] должны иметь общую последовательность ДНК, которая сближает их в пространстве. Это делает возможным соединение одновременно возникающих разрывов и транслокаций».
«Этот редкий случай предполагает специфичные для пола неслучайные транслокации и, таким образом, дает новую точку зрения на эволюционный смысл множественной системы половых хромосом».
Идентификация общей для потенциальных половых хромосом геномной последовательности улучшит понимание механизмов их эволюции и обновления.