Обнаружен генетический маркер пола у осетровых
Ученые в рамках международного проекта STURGEoNOMICS под руководством Института пресноводной экологии и внутреннего рыболовства имени Лейбница (IGB) обнаружили молекулярный маркер для определения пола у осетровых. Это открытие представляет собой значительный прорыв для эволюционной биологии, сохранения видов и производства икры в аквакультуре. Данное генетическое свидетельство характеризует самую древнюю из известных генетических систем определения пола у позвоночных с микроскопически неразличимыми половыми хромосомами. Короткая специфичная для пола последовательность ДНК, обнаруженная у нескольких видов осетровых, может быть прослежена до общего предка осетровых, жившего 180 миллионов лет назад.
Научный прорыв после многолетних поисков
Международные поиски сцепленных с полом генетических маркеров у осетровых велись десятилетиями, поскольку у этих рыб нет внешних половых признаков и дифференцированных половых хромосом, различимых под микроскопом. Геномик доктор Хайнер Куль, первый автор исследования из IGB, обнаружил крошечный участок генома, специфичный для самок осетра. К открытию привело полногеномное секвенирование многочисленных самцов и самок стерляди. Анализы проводились во французском INRAE.
Это открытие также предоставляет доказательства самой древней из известных систем определения пола у позвоночных с недифференцированными половыми хромосомами. Успех стал возможен благодаря международному сотрудничеству с экспертами из трех европейских стран.
Практическое значение для сохранения видов и аквакультуры
В настоящее время для определения пола осетровых используют ультразвуковую диагностику или биопсию. Ультразвук надежен только на поздних стадиях созревания (через 6–10 лет у некоторых видов), а биопсия гонад инвазивна и вредит рыбе.
Новый маркер позволит в будущем отличать самцов от самок с помощью простого мазка кожи для получения ДНК. Надежность этого теста превосходит предыдущие методы.
Для 27 видов осетровых, многие из которых находятся под угрозой исчезновения, маркер станет инструментом неинвазивного определения пола рыб, предназначенных для программ реинтродукции. Это позволит целенаправленно отбирать кандидатов для живых генетических банков с учетом не только редких аллелей, но и пола.
В аквакультуре метод можно будет использовать для неинвазивного раннего определения пола рыб, предназначенных для выращивания. Это позволит сосредоточиться на выращивании самок для икры и самцов для мяса. Исследователи подчеркивают, что тест ни в коем случае не должен приводить к выбраковке самцов.
Следующим шагом будет разработка теста для определения пола для практического применения.
Открытые вопросы о половом развитии осетровых
У большинства холоднокровных позвоночных, таких как рыбы и амфибии, нет дифференцированных половых хромосом (например, системы XX/XY как у млекопитающих). Их можно различить только на уровне ДНК.
Осетровые и веслоносы, ответвившиеся от общего ствола костистых рыб около 330 миллионов лет назад, характеризуются удивительно медленными изменениями в геномах и морфологии.
«Сохранение специфичной для самок последовательности на протяжении нескольких раундов полиплоидизации — умножения числа хромосом в семействе осетровых — что представляет 180 миллионов лет эволюции, поднимает множество интересных биологических вопросов», — пояснил Маттиас Штёк. Например, как локус определения пола пережил эти дупликации всего генома и почему генетическое определение пола сохранилось у осетровых, в то время как у многих других видов рыб развились различные системы его определения.