Найден выбирающий пол в зависимости от температуры ген черепах
© Mark Conlin/Global Look Press
Только сейчас ученые начали понимать, как работает открытый около полувека назад молекулярный механизм выбора пола у черепах. Причиной всему оказались эпигенетические переключатели, которые реагируют на температуру окружающей среды. Об этом рассказывается в статье в журнале Science.
Если у млекопитающих пол в подавляющем большинстве случаев определяется набором половых хромосом, которые оказались в яйцеклетке после оплодотворения, то у рептилий на пол может влиять температура окружающей среды уже во время развития яйца, отложенного самкой. У некоторых рептилий из яиц, которые развивались при жаркой или прохладной погоде, вылупляются самцы, а самки – из яиц, которые развивались при средней температуре. У других, например, у красноухой флоридской черепахи Trachemys scripta elegans, черепашата мужского пола выводятся из яиц, которые развивались при более прохладной температуре (+26°C), тогда как в местах потеплее (+32°C) вылупляются исключительно представительницы женского пола. У этих черепах есть и половой диморфизм: самки, как правило, крупнее и обладают более мощными челюстями, а у самцов толще и длиннее хвост.
Было очевидно, что температура влияет на «выбор» пола у этих животных. Но как из одного и того же зародыша может с одинаковым успехом вырасти и самка, и самец? Биологи знали, что все дело в эпигенетических (буквально «надгенетических») переключателях – белках, которые могут усиливать или подавлять работу других генов. У людей дифференцировка по мужским половым признакам начинается с гена SRY, расположенного на мужской хромосоме и запускающего развитие семенников. У черепах такого гена (и Y-хромосомы) нет, и вместо этого их мужской пол определяется «включением» гена Dmrt1.
Ученые обнаружили, что при более низкой температуре у эмбриона красноухой черепахи производится больше белка Kdm6b, и если его синтез отключить, то 80% эмбрионов, которые должны были стать самцами, превращаются в самок. Ген Kdm6b производит белок, способный убирать метилирование (снимать «метки» –CH3) с аминокислоты лизина, стоящей в 27 позиции гистона H3. Гистоны – белки, на которые «наматывается» хранящаяся в ядре клетки ДНК. Поскольку для считывания информации для синтеза белка саму нить ДНК нужно развернуть, изменения в гистонах могут влиять на то, как производится белок и как пойдет развитие организма.
Недоразвитые половые органы черепахи под микроскопом. Клетки, из которых разовьются яйца или сперма, выделены красным. На крайней левой картинке половой орган развивается в семенник, однако отключение синтеза белка Kdm6b (центральная картинка) «разворачивает» развитие полового органа и он превращается в яичник (картинка справа)
© Ge et al.
Оказалось что Kdm6b убирает три метиловые метки с определенной позиции в гистоне, который расположен прямо у «выключателя» гена Dmrt1. В результате гистон «ослабляет хватку» вокруг участка, позволяющего запустить синтез белка с Dmrt1. Поэтому при нехватке Kdm6b черепашата не могут стать самцами, хотя усиление производства Dmrt1 может отменить этот эффект.
Биологи понимают, что Kdm6b не может чувствовать в изменении температуры напрямую. К тому же, Kdm6b выполняет эту функцию в области, где образуются половые органы, но не в других частях тела (например, в сердце или печени). В дальнейшем они планируют найти этот температурный «сенсор» и понять, как он работает.
Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.