Диплоидные самцы аргентинских муравьёв раскрывают механизм определения пола

У муравьёв, пчёл и ос определение пола происходит по принципу гаплодиплоидии: самцы гаплоидны (имеют один набор хромосом), самки диплоидны (два набора). Самцы развиваются из неоплодотворённых яиц, самки — из оплодотворённых.

Исследование диплоидных самцов

Учёные из Университета Майнца и Университета Лозанны исследовали молекулярные механизмы определения пола на примере аргентинского муравья (Linepithema humile). В этом виде иногда появляются диплоидные самцы — стерильные особи, развивающиеся из оплодотворённого яйца при инбридинге, когда аллели в ключевом сегменте ДНК идентичны.

Сравнив два набора хромосом у самок и диплоидных самцов, исследователи обнаружили, что они идентичны почти по всему геному, кроме одного региона. В участке длиной 5 000 пар оснований было выявлено семь вариантов последовательностей. У всех самок были два разных аллеля этого региона, а у всех диплоидных самцов — два одинаковых. Это подтвердило, что данный геномный локус критически важен для определения пола.

Первый некодирующий ген, определяющий пол

В отличие от аналогичного механизма у медоносной пчелы, где ключевой регион кодирует белок, у аргентинского муравья этот участок не кодирует белок. Это некодирующий RNA-ген — он производит РНК, но не несёт информации для синтеза белка.

Также выяснилось, что уровень экспрессии этого некодирующего гена выше у самок (с двумя разными аллелями), чем у диплоидных самцов (с двумя одинаковыми аллелями). У самцов экспрессия остаётся низкой на всех стадиях развития (личинка, куколка, имаго), а у самок — стабильно высокой.

Экспериментальное отключение экспрессии этого некодирующего RNA-гена у эмбрионов самок привело к переключению развития по мужскому пути. Это подтвердило, что именно экспрессия данной РНК определяет пол.

Остаётся неясным, почему наличие двух разных аллелей в этом регионе приводит к более высокой экспрессии РНК. Исследователи продолжают работу, чтобы раскрыть механизмы этой ранее неизвестной формы определения пола.

Исследование опубликовано в журнале Science Advances.