Асимметричное деление сперматоцитов как механизм контроля соотношения полов

Исследование, опубликованное в Nature Communications, раскрывает молекулярную биологию, лежащую в основе способности нематоды Rhabditis sp. SB347 нарушать (или игнорировать) законы менделевской генетики, производя лишь 5% мужского потомства.

Нарушение первого закона Менделя

Первый закон Менделя гласит, что при половом размножении должно рождаться равное количество самцов и самок. Однако у Rhabditis и многих других круглых червей репродуктивные стратегии сложнее:

Механизм на клеточном уровне

Учёные сравнили сперматогенез у самцов Rhabditis с хорошо изученным процессом у модельного организма Caenorhabditis elegans. Они обнаружили аномалию на стадии мейоза — деления клеток, в результате которого образуются сперматозоиды.

В норме один сперматоцит делится дважды, давая четыре сперматозоида: два с X-хромосомой (для рождения дочерей) и два без неё (для рождения сыновей). У большинства животных все четыре имеют равные шансы оплодотворить яйцеклетку.

У Rhabditis процесс асимметричен:

  • Асимметричное распределение белков во время мейоза приводит к тому, что все необходимые для жизнеспособности белки получают только клетки с X-хромосомой.
  • Клетки, которые должны были дать сперматозоиды для рождения сыновей, остаются «неудачниками» («duds»): они не могут двигаться и оплодотворять яйцеклетку и, предположительно, отбраковываются.
  • В результате самцы производят сперматозоиды, способные давать только дочерей.

Эволюционные преимущества и перспективы

Такая репродуктивная стратегия даёт Rhabditis адаптивные преимущества. Вид имеет три пола:

  • Гермафродиты на расселительной стадии могут самостоятельно основать новую популяцию, найдя новый источник пищи.
  • Rhabditis родственна многим паразитическим нематодам, у которых именно гермафродиты или партеногенетические самки заражают хозяина.

Дальнейшее изучение этого механизма может открыть новые возможности для контроля паразитов.