Учёные раскрыли эволюцию хромосом у мух
Исследователи из Университета штата Северная Каролина выявили ген, критически важный для выживания самцов у опасного вредителя сельского хозяйства — австралийской падальной мухи (Lucilia cuprina). Это открытие проливает свет на эволюцию хромосом и может иметь значение для генетических методов борьбы с вредителями.
Связь между хромосомами
Исследование, опубликованное 7 июня в журнале Current Biology, показало, что из 59 генов на X-хромосоме Lucilia cuprina 49 совпадают с генами на четвёртой хромосоме плодовой мушки Drosophila melanogaster. Это подтверждает гипотезу о том, что четвёртая хромосома Drosophila произошла от древней половой X-хромосомы.
Механизм компенсации дозы
Большинство этих генов регулируется механизмом компенсации дозы, который уравнивает экспрессию генов между самцами (у которых одна X-хромосома) и самками (у которых две). У Drosophila активность генов на X-хромосоме самца примерно вдвое выше, чем у самки. Ключевую роль в этом процессе у Drosophila играет РНК-связывающий белок POF (painting of fourth).
Ген «no blokes» (NBL)
Учёные предположили, что у Lucilia может существовать аналогичный POF белок, регулирующий гены на X-хромосоме. Используя систему редактирования генов CRISPR/Cas9, они «выключили» родственный ген, который назвали NBL (no blokes).
Результат был поразительным:
- Самцы с отключённым геном NBL погибали, не достигнув взрослой стадии (вероятно, на стадии куколки).
- Самки с таким же изменением оставались полностью жизнеспособными и фертильными.
По мнению исследователей, гибель самцов, вероятно, связана с тем, что без NBL они не могут удвоить экспрессию генов, сцепленных с X-хромосомой, что необходимо для их выживания.
Значение для науки и сельского хозяйства
Это открытие не только углубляет понимание эволюции хромосом, но и открывает перспективы для борьбы с вредителями.
Если дальнейшие исследования подтвердят, что потеря NBL минимально влияет на жизнеспособность самок, то генный драйв на основе Cas9, нацеленный на NBL в зародышевой линии самок, может стать эффективным методом контроля численности:
- Австралийской падальной мухи
- Новосветского вольфартова мухи
- Средиземноморской плодовой мухи
Эти виды ежегодно наносят многомиллионный ущерб сельскому хозяйству.
