Новое исследование документирует использование гормона прогестерона у микроскопических водных животных
Исследование показывает, что у людей и крошечных водных животных, коловраток, есть важное сходство в вопросах размножения.
Самки некоторых видов коловраток могут размножаться бесполым путём, создавая клоны, или инициировать процесс полового размножения, производя самцов. Химическим медиатором этого перехода оказался прогестерон — молекула, играющая ключевую роль в регуляции размножения и полового развития у людей и многих других видов. Обнаружение этого полового стероида и его рецептора у простых коловраток предполагает, что система сигналинга прогестероном насчитывает сотни миллионов лет.
"Это имеет действительно важные эволюционные последствия", — сказала Джулия Кубанек, один из авторов исследования. "Наше исследование показывает, что идентичная стероидная молекула, найденная у людей и коловраток, используется для двух очень разных аспектов размножения".
Исследование, поддержанное Национальным научным фондом (NSF), было опубликовано 14 июня 2010 года в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences. Это первая работа, документирующая использование прогестерона в линии простых животных, включающей коловраток.
Механизм переключения
Коловратки вида Brachionus manjavacas большую часть года состоят только из самок, размножающихся клонированием. При угрозе неблагоприятных условий (например, исчезновения водорослей) около трети популяции переключается на половое размножение, которое позволяет производить яйца, способные пережить зиму.
Переключение зависит от белкового феромона, который коловратки выделяют в воду. При высокой концентрации феромона (что указывает на большую популяцию) самки начинают производить яйца, из которых развиваются самцы.
Методы исследования
Учёные использовали комплексный подход:
- В частично секвенированном геноме коловратки был обнаружен рецептор, похожий на прогестероновый.
- С помощью флуоресцентного зонда было показано, что прогестерон связывается с рецептором в репродуктивной системе самок.
- Аффинная хроматография и масс-спектрометрия подтвердили наличие рецептора и самого прогестерона в концентрациях на уровне частей на миллиард.
- Использование технологии РНК-интерференции (RNAi) для "выключения" гена рецептора прогестерона снизило количество животных, переключающихся на половое размножение, почти на две трети.
"Это говорит о том, что прогестерон важен для этого переключения", — отметила Пейдж Стаут, соавтор исследования. "Прогестерон, безусловно, задействован в процессе, хотя может быть задействован и более сложный каскад реакций".
Исследование помогает понять эволюцию химических сигнальных механизмов, а также взаимодействие между окружающей средой, метаболизмом, гормонами и поведением.