Новости и мнения

Догма определения пола змеи опрокинута

Исследователи обнаружили, что боа и питоны используют систему половых хромосом XY, а не предполагаемую ранее систему ZW, обнаруженную у некоторых других змей.

Уже более 50 лет ученые считают само собой разумеющимся, что у всех змей есть система определения пола ZW, в которой у самцов две Z-хромосомы, а у самок одна Z и одна W. Но исследование, опубликованное сегодня (6 июля) в Current Biology , показывает, что центральноамериканский боа ( Boa imperator ) и бирманский питон ( Python bivittatus ) используют систему определения пола XY, которая эволюционировала независимо у двух видов.

«Эта работа является кульминацией многих вопросов, которые у нас были в течение долгого времени о питонах и боа», – говорит Дженни Маршалл Грейвс , генетик из La Trobe Univeristy в Мельбурне, Австралия, который не участвовал в исследовании.

Некоторые из этих вопросов возникли у Уоррена Бута , генетика и эколога в университете Талсы, когда он изучал партеногенез – рост и развитие потомства в отсутствие оплодотворения. Он заметил закономерность для организмов, проходящих партеногенез: у видов животных, которые используют систему ZW, есть только мужские (ZZ) потомки, а у организмов, которые используют систему XY, есть только женские (XX) потомки. За исключением того, что эта модель не распространяется на удавов и питонов, которые постоянно производят потомство женского пола путем партеногенеза.

Бут связался с Тони Гэмблом , генетиком из Университета Маркетт в Милуоки, штат Висконсин, который изучает половые хромосомы, чтобы начать сотрудничество, чтобы выяснить, могут ли у боа и питона действительно быть X и Y хромосомы. По словам Гэмбла, под впечатлением вопросов Бута «Я вернулся и перечитал некоторые из ранних статей» о половых хромосомах змей. «Стало ясно, что они не показали, что у боа и питонов была система половой хромосомы ZW. Они просто сказали это без каких-либо доказательств.

Исторически ученые использовали световую микроскопию, чтобы сфотографировать и сопоставить гомологичные хромосомы. «Если вы найдете непревзойденную пару – две хромосомы, которые морфологически различны – у мужчин, у вас есть система половых хромосом XY. Если вы найдете непревзойденную пару у женщин, у вас есть система ZW », – говорит Гэмбл. «Но проблема в том, что у большого числа видов нет половых хромосом, которые морфологически отличаются друг от друга».

Чтобы решить эту проблему, Бут, Гэмбл и его коллеги переварили геномы мужских и женских удавов, питонов и западных алмазных гремучих змей ( Crotalus atrox ), которые, как известно, используют систему определения пола ZW с ферментами рестрикции для создания фрагментов сотни базовых пар длиной. Они упорядочили фрагменты, а затем использовали компьютерную программу для определения генетических маркеров, специфичных для пола.

В системе ZW, где у женщин есть как Z, так и W, специфические для пола маркеры будут обнаруживаться в большем количестве у женщин, потому что они, вероятно, обнаруживаются в W-хромосоме, чего нет у мужчин. В системе XY, где у мужчин есть как X, так и Y, эти половые генетические маркеры будут обнаружены у мужчин, потому что они, вероятно, специфичны для Y. Как и ожидалось, авторы выявили больше маркеров в данных о секвенировании у самок гремучей змеи, чем у самцов. Но они также обнаружили избыток специфических для пола генетических маркеров в последовательностях мужского боа и питона, что позволило предположить, что у этих змей есть определение пола по XY.

Исследователи подтвердили наличие некоторых пол-специфических маркеров с помощью ПЦР, а затем сопоставили их с данными генома боа и питона, чтобы подтвердить, какие хромосомы были половыми хромосомами. Команда также использовала геномы Боа и Питона, «чтобы показать, что, хотя у них обоих есть системы XY, они фактически развили эти XY независимо от разных хромосом», – говорит Гэмбл.

Идентификация половых хромосом боа и питона «может стать большим прорывом в нашем понимании определения пола у змей», – говорит Грейвс. «Старомодные исследования генетических связей покажут нам, где находится ген, связанный с полом, и теперь мы знаем достаточно геномики, чтобы выяснить, какие гены находятся в этом участке хромосомы, и спросить, являются ли они хорошими кандидатами для определения пола? »

Авторы «обнаружили, что виды питонов имеют разные половые хромосомы, чем боа, но между ними много родословных», – говорит Лукач Кратохвиль , биолог-эволюционист из Карлова университета в Праге, Чешская Республика, который не участвовал в работе. Изучение половых хромосом этих промежуточных линий змей может дать представление об эволюции и стабильности половых хромосом у других животных, добавляет он.

Гэмбл соглашается с тем, что следующим шагом будет изучение систем половых хромосом других видов, но для него более серьезный вопрос также возникает из этой работы. «У змей происходит гораздо больше, чем кто-либо мог подумать», – говорит он. «Это мог увидеть каждый, и многие ученые, включая меня, не смогли по-настоящему критически взглянуть на эту более старую литературу. Нужно задаться вопросом, как часто мы делаем это. Какие другие давние предположения я считаю само собой разумеющимся фактом, который на самом деле не может иметь никаких эмпирических доказательств? »

Т. Гэмбл и др., «Открытие XY половых хромосом у боа и питона», Current Biology, doi: 10.1016 / j.cub.2017.06.010, 2017.

Обсуждение

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *