Как гиганты стали карликами: исследование разницы в размерах при половом диморфизме

У цихлид Lamprologous callipterus из озера Танганьика наблюдается один из самых крайних примеров полового диморфизма: самцы в 12 раз тяжелее самок. Экологическая причина этого — уникальная система размножения: самцы строят гнёзда из пустых раковин улиток, поэтому должны быть достаточно крупными, чтобы переносить их. Самки же должны быть достаточно мелкими, чтобы забираться внутрь раковин для откладки икры, где они защищены от хищников.

Особенность вида — существование второй морфы самцов, которые в 60 раз легче гигантских гнездостроителей. Эти карликовые самцы проникают в раковины во время нереста самки, чтобы оплодотворить свежую икру. Ранее было показано, что гигантские и карликовые самцы производят сыновей своего же типа.

В новом исследовании, опубликованном в Molecular Ecology, международная команда учёных выяснила генетический механизм, лежащий в основе этой уникальной репродуктивной системы.

Генетический механизм уникальной репродуктивной системы

Геномный анализ выявил область Y-половой хромосомы, различающуюся у самцов и самок. У этих цихлид нет высокодифференцированных половых хромосом, как у человека, что позволило реконструировать ранние этапы их эволюции.

Исследователи обнаружили, что эта небольшая y-подобная область генома также содержит ген-регулятор гормона роста GHRHR. "Этот ген известен своей важной регуляторной функцией роста у млекопитающих, и его мутации могут приводить к карликовости и у людей", — объясняет соавтор Кэти Пайхель.

У изученных цихлид этот ген, регулирующий размер, по-видимому, эволюционировал вместе с локусами, определяющими пол.

Кто появился первым: гигант или карлик?

Разные репродуктивные роли самцов и самок, а также самцов разных типов, указывают на конфликтующие давления отбора, при которых репродуктивный успех зависит от размера тела.

Соавтор Михаэль Таборски предполагает, что гиганты предшествовали карликам: "Вся репродуктивная система этого вида зависит от необходимой гнездостроительной активности гигантских самцов. Карликовая морфа могла затем возникнуть в результате соответствующей точковой мутации в области генома, определяющей пол и размер, что привело к высокоуспешной альтернативной репродуктивной тактике".