Как новые данные о смене пола помогают понять поддержание половых хромосом в эволюции

У лягушек, как и у людей, система определения пола основана на хромосомах: XX — самка, XY — самец.

У людей Y-хромосома значительно дегенерировала в ходе эволюции, тогда как у лягушек Y-хромосома выглядит так же, как X, без признаков дегенерации.

Новое исследование обыкновенной европейской лягушки (Rana temporaria), опубликованное в Molecular Biology and Evolution, бросает вызов общепринятым взглядам на эволюцию половых хромосом.

Согласно преобладающей точке зрения, Y-хромосома сокращается из-за подавления рекомбинации между X и Y. Однако у лягушек генетический контроль определения пола может варьироваться, что приводит к регулярным случаям смены пола ("протекающее" генетическое определение пола).

Группа Николя Перрена из Университета Лозанны под руководством Николя Родригеса нашла первые прямые доказательства, что такие смены пола помогают поддерживать Y-хромосому в ходе эволюции. Перрен назвал это гипотезой "источника молодости".

Ключевой момент модели: у XY-особей, сменивших пол на самок, может происходить рекомбинация между X и Y хромосомами.

Методы исследования:

• Изучено 314 взрослых лягушек из пруда в швейцарской Альпах (Мейтрейль).
• Среди размножающихся особей были обнаружены не только несколько XX-самцов со сменой пола, но и крайне редкая XY-самка со сменой пола (единственная среди 54 исследованных самок).
• С помощью 16 полосцепленных генетических маркеров измерялось количество событий рекомбинации (кроссинговера) у потомства.

Результаты:

• Рекомбинация на половых хромосомах зависит от фенотипического пола (быть самцом или самкой), но не от генетического пола (набора хромосом).
• У самцов рекомбинация была сильно снижена независимо от дифференциации половых хромосом.
• Впервые получены прямые полевые доказательства, что X и Y хромосомы рекомбинируют у естественных XY-самок со сменой пола.

Вывод:

Возникновение XY-самок со сменой пола и последующая рекомбинация между X и Y могут поддерживать состояние половых хромосом у этого вида и, возможно, у других.

"Наши результаты дают сильную поддержку модели 'источника молодости', показывая, что X и Y хромосомы рекомбинируют у естественных XY-самок со сменой пола", — сказал Перрен.

Это может объяснять отсутствие дифференциации половых хромосом у Rana temporaria и, в более широком смысле, у других линий амфибий, рыб и не-птичьих рептилий, где также задокументированы случаи смены пола.