Почему самцы и самки так отличаются? Ответ нашли в плодовых мушках
Новое исследование на плодовых мушках показывает, что различия между самцами и самками определяются не только половыми хромосомами (X и Y), но и сложной регуляцией генов, которая может независимо эволюционировать у разных видов.
Ключевое открытие: один ген — разные механизмы регуляции
Учёные изучили более 20 видов плодовых мух рода Drosophila и обнаружили, что у четырёх видов окраска брюшка самок варьируется: у одних оно тёмное (как у самцов), у других — светлое. Это различие связано с активностью одного и того же гена pdm3.
Исследователи выявили, что вариации в окраске вызваны изменениями в регуляторных участках этого гена, которые включают, выключают или модулируют его активность. Поскольку эти генетические вариации являются результатом отдельных мутаций, авторы пришли к выводу, что данный признак независимо эволюционировал по крайней мере у трёх из четырёх изученных видов.
Эволюционное преимущество маскировки
Тёмное брюшко позволяет самкам маскироваться под самцов, что приводит к меньшему количеству попыток спаривания. Как отмечает ведущий автор исследования Джон Пул, это может давать эволюционное преимущество: "Спаривание может быть немного более антагонистическим у некоторых видов, поэтому самки могут извлекать выгоду, избегая чрезмерного ухаживания и спаривания".
Ограниченный набор генов и гибкая регуляция
Исследование привело к двум важным выводам о признаках, варьирующихся только у одного пола:
- Количество генов, способных изменить признак у одного пола, но не у другого, ограничено. Для изменения пигментации у обоих полов "есть более широкая палитра генов на выбор".
- Если выбор генов ограничен, проявляется гибкость на уровне регуляции хромосомы. "Кажется, существует множество последовательностей, которые могут усиливать или ослаблять работу гена в нужной ткани и только у самок", — поясняет Пул.
Значение для понимания эволюции половых различий
Это открытие имеет значение далеко за пределами мира плодовых мух, чей общий предок с млекопитающими жил около 800 миллионов лет назад.
- "Речь не только о X и Y хромосомах. По всем хромосомам есть гены, которые экспрессируются по-разному в зависимости от того, находятся они в самце или самке", — говорит Пул.
- "Такая генетическая предсказуемость, когда на один и тот же ген многократно воздействовали специфичным для пола образом, ранее не была продемонстрирована. Этот процесс может лежать в основе множества признаков у самых разных видов".
Цель исследования, по словам Пула, — понять, почему самцы и самки разные, что происходит на генетическом уровне в ходе эволюции и что ограничивает различия между ними, несмотря на общий для них геном.