Генетический конфликт у рыб привел к эволюции новых половых хромосом

Биологи из Университета Мэриленда генетически картировали половые хромосомы нескольких видов цихлид из озера Малави в Восточной Африке и определили механизм, посредством которого могут эволюционировать новые половые хромосомы.

В исследовании, опубликованном в журнале Science (1 октября 2009 г.), профессор Томас Д. Кочер, научный сотрудник Рид Робертс и научный сотрудник Дженнифер Сер описывают генетическую основу двух сосуществующих систем определения пола у цихлид озера Малави.

У большинства млекопитающих ген, определяющий пол потомства, находится на Y-хромосоме. Однако у многих других групп животных генетический механизм определения пола эволюционирует очень быстро, и различия между половыми хромосомами наблюдать сложнее. Даже у близкородственных видов рыб системы определения пола могут быть совершенно разными.

Восточноафриканские цихлиды из озёр Малави, Танганьика и Виктория известны половым диморфизмом в окраске: самцы, как правило, яркие, а самки — тускло-коричневые. Исключением является узор «оранжевое пятно» (orange blotch, OB), который появляется у некоторых самок, обитающих в скалистых районах озера Малави.

• Гипотеза: Узор «оранжевое пятно» возник как новая мутация у самок и имеет селективное преимущество, обеспечивая альтернативную форму камуфляжа в зависимости от фона.
• Конфликт: Однако у самцов, экспрессирующих этот фенотип, отсутствуют специфические для вида цветовые узоры, которые используют самки для выбора партнёров. Это создает половой конфликт, поскольку аллель полезен для самок, но вреден для самцов.

С помощью геномных методов был идентифицирован ген pax7, ответственный за этот цветовой узор. Установлено, что:

1. Доминантный аллель OB, вызывающий изменчивую пигментацию, расположен очень близко к женскому определителю пола (W).
2. Генетический конфликт из-за окраски был разрешён новой мутацией, которая взяла на себя функцию определения пола и обеспечила, чтобы почти все рыбы с узором OB были самками.

«Это исследование связывает две эволюционные загадки: невероятное разнообразие рыб в озёрах Восточной Африки и генетическую основу определения пола», — говорит Сэм Шайнер из Национального научного фонда (NSF). «Оно показывает, как простые генетические изменения могут привести к огромному биологическому разнообразию».