Паразитические черви раскрывают новые данные об эволюции пола и половых хромосом

Исследовательская группа Ци Чжоу из Венского университета и Чжэцзянского университета, изучая два сильно различающихся типа червей, содержащих многочисленных паразитов, вызывающих болезни человека и домашнего скота, проливает свет на то, как могли эволюционировать половое размножение и последующее огромное разнообразие половых хромосом.

Механизм перехода от бесполого к половому размножению, то есть как возник пол, остаётся важным и нерешённым вопросом. Новое исследование в Nature Communications даёт ключи к пониманию того, как возникли раздельнополость и как эволюционировали половые хромосомы у плоских и круглых червей.

Два типа червей дают ключи к эволюции половых хромосом

Оба типа, хотя и называются «червями», с эволюционной точки зрения сильно расходятся. Общая черта — многие их представители, такие как ленточные черви и шистосомы (кровяные сосальщики), являются паразитами человека или скота. Изучение их генов, связанных с полом, может лечь в основу методов контроля паразитов.

Группа проанализировала опубликованные данные геномов и транскриптомов 41 вида нематод и 13 видов плоских червей (последние в основном гермафродиты, кроме шистосом). Для 17 видов нематод определили состав половых хромосом в терминах «элементов Нигона» — предковых хромосомных единиц, общих для всех нематод.

Вывод: огромное разнообразие половых хромосом нематод — результат различных комбинаций элементов Нигона. Разные виды нематод расширяли свои сцепленные с полом области путём повторяющегося добавления различных элементов Нигона (которые ранее были неполовыми хромосомами) к предковым половым хромосомам, что в дальнейшем подавляло рекомбинацию.

Шистосомы — переход от гермафродитизма к раздельнополости

Сравнение раздельнополых шистосом с родственными гермафродитными видами показало, что переход к раздельнополости у этого паразита произошёл относительно недавно, около 70 миллионов лет назад.

Ключевые находки:

• Во время этого перехода гены гонад шистосом стали менее «феминизированными»: в целом они показали более низкий уровень экспрессии в яичниках по сравнению с их аналогами у гермафродитных родственных видов.
• Идентифицирован ген-кандидат mag-1, нарушение работы которого у шистосом вызывает увеличение семенников. Мутации в этом гене могли сыграть критическую роль в переходе шистосом к раздельнополости.