Направленное наследование пола улучшает селекцию животных

Одно из фундаментальных правил наследования гласит, что разные аллели признака, например пола, наследуются с равной частотой. "Однако нам давно известно, что существуют гены, способные увеличивать частоту своего наследования", — поясняет Бернхард Херрманн. Его лаборатория в MPIMG уже некоторое время изучает один такой элемент — участок на 17-й хромосоме мышей, называемый t-гаплотипом.

В предыдущей работе исследователи выяснили генетическую и молекулярную природу этого фактора. В текущем исследовании, опубликованном в журнале GENETICS, они показывают, как t-гаплотип можно использовать для влияния на наследование половых хромосом у мышей. Этот подход к преимущественной передаче желаемых генетических признаков может, среди прочего, помочь сделать селекцию скота более эффективной и гуманной.

Несправедливое конкурентное преимущество

Эффекты t-гаплотипа проявляются только во время оплодотворения яйцеклетки. Однако сперматозоиды специально готовятся к этому процессу в ходе развития. На первой фазе развития t-гаплотип производит несколько "дестабилизирующих факторов", которые распределяются по всем клеткам. Эти факторы позже препятствуют эффективному движению сперматозоидов вперёд. Во второй фазе происходит разделение хромосом. В результате половина сперматозоидов получает t-гаплотип, а другая половина — нет.

"У t-гаплотипа есть уловка для получения конкурентного преимущества: он производит антидот под названием Smok-Tcr, который противодействует дестабилизирующим факторам, но только в клетках, содержащих t-гаплотип", — объясняет Херрманн. В результате t-сперматозоиды более подвижны и, следовательно, лучше способны оплодотворять яйцеклетки.

Явление может влиять на пол потомства

Однако активность Smok-Tcr сама по себе — без каких-либо дестабилизирующих факторов — также ухудшает подвижность несущих этот ген сперматозоидов. Учёные воспользовались этим явлением, вставив элементы Smok-Tcr специально в X- или Y-хромосомы.

"Мы, так сказать, перевернули подход и используем Smok-Tcr для подавления наследования нежелательной половой хромосомы, одновременно способствуя наследованию желательной. Если элемент находится на Y-хромосоме, сперматозоиды, производящие потомство женского пола, имеют явное преимущество — и наоборот", — сказал Германн Бауэр, первый автор исследования.

"Мы смогли дополнительно усилить эффект с помощью направленного улучшения последовательности. Например, если этот оптимизированный Smok-Tcr находится на Y-хромосоме, почти 90% потомства являются самками". Этот метод предлагает явное преимущество по сравнению с предыдущими попытками повлиять на наследование пола.

Применение в животноводстве

Помимо мышей, этот метод также может быть применён к другим сельскохозяйственным млекопитающим, таким как крупный рогатый скот. В зависимости от того, ориентировано ли производство на молоко или мясо, часто предпочтение отдаётся одному полу. Молодые животные, которые не нужны, часто уничтожаются.

"Выбраковка нежелательных животных проблематична как с экономической точки зрения, так и с точки зрения этики обращения с животными. Наш метод предлагает решение этой проблемы", — говорит Херрманн. Другие экспериментальные подходы к влиянию на пол могут негативно сказаться на здоровье и фертильности животных и их потомства. В отличие от них, метод исследователей не оказывает неблагоприятного воздействия на здоровье животных. "Желаемое для производства мяса или молока потомство не будет генетически модифицированным", — заключает Бауэр.