Статеве питання бородатих агам

Температурний перемикач перетворює самців бородатих агам на самок.


Ми звикли, що пів організмів однозначно залежить від хромосомного набору, або, точніше сказати, від комбінації генів, що вийшла при заплідненні. Однак тут є деякі цікаві винятки: наприклад, у багатьох рептилій і риб немає статевих хромосом, а стать залежить від того, за яких умов розвивався зародок.


Часто вирішальним фактором виявляється температура, тобто в спеку з яєць здебільшого виходять дитинчата однієї статі, а якщо погода була не дуже спекотною, то іншої.

Але бородаті агами примудрилися стати винятком з винятків: не так давно виявилося, що підлога у них залежить і від хромосом, і від температури. Статеві хромосоми у агам (а також у деяких інших рептилій, у птахів і деяких комах) називаються Z і W, і стать вони визначають інакше, ніж «наші» X і Y: у самок хромосоми різні - Z і W, а у самців однакові - Z і Z.

У агам все так і відбувається, якщо яйця дозрівають при температурі нижче 32 ° С. Якщо ж температура стає вище 32 ° С, то генетичні самки так і залишаються самками, але і ZZ-ембріони перетворюються на самок. Тобто генетично вони самці, а фізіологічно й анатомічно - самк

и. Дослідники з Університету Нового Південного Уельсу та Університету Канберри - ті самі, які виявили подвійне визначення статі в агам - продовжили вивчати «статеве питання» у цих рептилій, і тепер у своїй у своїй новій статті в Science Advances вони описують молекулярний механізм, який перемикає агамам їхню стать залежно від навколишніх умов

. Артур Джорджіс (Arthur Georges) і його колеги порівняли вміст РНК у різних тканинах у агам різної статі: у «нормальних» самців, «нормальних» самок і у «температурних» самок (тобто у таких, які в яйці стали самками за дією спеки

) .РНК знадобилася тому, що по ній можна зрозуміти, які гени активні і наскільки саме вони активні. Як відомо, щоб інформація, укладена в гені, почала працювати, з гена - тобто з певної послідовності в дуже, дуже великий ДНК - знімається «відбиток» - копія у вигляді порівняльної короткої молекули РНК. Цей процес називається транскрипцією, і активність гена можна оцінити за інтенсивністю транскрипції - вважаючи, скільки молекули РНК сходить з конкретної ділянки ДНК в клітинах тієї чи іншої тканини

. (У дужках зауважимо, що потім на РНК починається синтез білкових молекул відповідно до генетичної інструкції, яку РНК несе у своїй послідовності. Синтез білка називається трансляцією, і для більшої точності активність гена слід оцінювати і за кількістю білка, тому що може бути так, що РНК-копій з'являється багато, а білка мало - через мляву трансляцію. Однак часто кількості РНК буває цілком достатньо, щоб оцінити активність генів.)

Як і очікувалося, у «температурних» самиць виявилися свої молекулярно-генетичні особливості: кілька генів відрізнялися підвищеною активністю, і серед них було два гена з сімейства Jumonji, про які давно відомо, що вони беруть участь у «статевій долі» зародку у різних тварин. Так, один з цих Jumonji-генів пригнічує розвиток насінників у звірів, а інший допомагає збалансувати роботу X-хромосом у самок, щоб через подвійний «ікс» в самопочиїх клітинах не було перевиробництва білків, кодованих X-хромосомою, щоб активність її генів була не подвійною, а нормальною, «одинарною». Загалом, обидва гена працюють на користь самок, і у агам, як ми щойно сказали, вони особливо активно функціонують у тих особин, чий ембріональний розвиток відбувався при підвищеній температурі.

Однак найголовніше було в іншому. Обидва Jumonji-гени в тій чи іншій працюють і у «нормальних» самців і самок, але РНК-копії, які сходять з генів Jumonji, у «температурних» самок відрізняються: білки, які синтезуються на РНК з обох генів, виявляються меншими за розміром, ніж ті самі білки, що синтезуються в клітинах «нормальних», генетично обумовлених самок і самців.

Відбувається так через особливості сплайсингу - так називають процес редагування РНК, який відбувається у всіх еукаріот; детально ми його описувати не будемо, скажімо лише, що в результаті у «температурних» самиць в РНК зберігається стоп-сигнал, який обриває синтез поліпептидного ланцюга раніше звичайного.

Втім, поки що автори роботи зупинилися на етапі РНК, а які саме білки там виходять і що вони потім роблять, належить з'ясувати в подальших експериментах. Але, взагалі кажучи, регуляція на рівні редагування РНК - досить «популярний» спосіб змінити молекулярний пейзаж у клітці, і в природі такий трюк використовується досить часто.

У випадку ж з бородатими агамами, очевидно, все відбувається наступним чином: підвищення температури якимось чином примушує ембріон синтезувати вкорочені білки, які відіграють важливу роль у формуванні статі. Обидва білки служать перемикачами між двома напрямками розвитку, і в укороченому вигляді вони відключають хромосомне визначення статі, одночасно запускаючи реакції, які формують стать за станом зовнішніх умов.

Дослідники особливо відзначають, що такі ж вкорочені білки вони знайшли в ембріонах алігаторів і черепах, у яких стать теж залежить від температури, так що, можливо, визначення статі через редагування РНК - це загальна особливість багатьох, якщо не всіх, рептилій.

COM_SPPAGEBUILDER_NO_ITEMS_FOUND