Исследователи недавно совершили большой прорыв, обнаружив самую древнюю из известных половых хромосом у животных, отодвинув эволюцию половых хромосом на 248-455 миллионов лет назад. Это революционное открытие было сделано у головоногих моллюсков, в частности осьминогов и кальмаров, что позволяет предположить, что эти животные, возможно, были одними из первых, кто определял свой пол с помощью генетического плана, а не сигналов окружающей среды.
Сложность половых хромосом
Если у млекопитающих, включая человека, для определения пола используется сочетание половых хромосом X и Y (XX для женских особей и XY для мужских), то у головоногих моллюсков, например осьминогов, обнаружена интригующая вариация. У этих морских обитателей различия основаны на хромосомах ZZ для самцов и Z0 для самок. Эта особенность подчеркивает эволюционное разнообразие механизмов полового определения в животном царстве.
Исследование полового детерминанта у головоногих моллюсков также оказывается сложным из-за разнообразия их репродуктивных стратегий. Эти морские обитатели применяют самые разные подходы — от гермафродитизма (наличия как мужских, так и женских репродуктивных органов) до последовательного гермафродитизма, когда особь может менять пол с течением времени. Такое разнообразие затрудняет понимание генетических механизмов, управляющих определением пола у головоногих моллюсков.
Однако в 2015 году была достигнута значительная веха — проведено полное генетическое секвенирование калифорнийского двупятнистого осьминога. Однако, несмотря на этот прорыв, в нашем понимании конкретных механизмов определения пола у головоногих оставались пробелы. Эти пробелы побудили исследователей провести новый, высокоточный анализ, чтобы заполнить области неопределенности и предоставить более подробную информацию.
Этот новый анализ оказался решающим в раскрытии генетических тонкостей, определяющих половое развитие головоногих моллюсков, и позволил получить более четкое представление о сложности этих механизмов в морском царстве.
Ключ: хромосома 17
Под руководством Эндрю Керна из Орегонского университета исследователи недавно совершили значительный прорыв, изучив хромосому 17 секвенированной самки осьминога. Сравнив ее с мужской, они заметили заметную разницу: оказалось, что у самок эта хромосома менее плотно заселена генами. У самок имеется только одна копия этой хромосомы, тогда как у самцов — две, что подтверждает ее роль как половой хромосомы.
Сделав еще один шаг вперед, исследователи расширили свой анализ, сравнив геномы различных головоногих моллюсков, включая осьминогов, кальмаров и даже камерного наутилуса. Результаты показали, что мотив ZZ/Z0 присутствует у осьминогов и кальмаров, но отсутствует у наутилуса.
Такое генетическое несоответствие позволило сделать вывод, что эволюция половых хромосом у этих морских обитателей произошла после разделения наутилуса и общих предков осьминогов и кальмаров, датируемого примерно 455-248 миллионами лет.
Исследователи подчеркнули удивительную долговечность сохранения этой половой хромосомы, которая относится к невероятно раннему периоду в эволюционной истории животных. Это открытие фактически отодвигает известные временные границы половых хромосом: самая старая из ранее подтвержденных хромосом была обнаружена у осетровых рыб и имела возраст около 180 миллионов лет.
Это открытие, опубликованное в журнале Nature News, также проливает новый свет на эволюцию механизмов определения пола и демонстрирует сложность и разнообразие этих процессов на протяжении геологических эпох.
