Внутри яслей акул: Эволюция живорождения у хрящевых рыб

Новое исследование в журнале Genome Biology and Evolution показывает, что белки яичного желтка могли быть "перепрофилированы" для обеспечения материнским питанием у живородящих акул и их родственников.

Живорождение (вивипария) независимо эволюционировало более 150 раз у позвоночных, в том числе более 100 раз у рептилий и 9 раз у хрящевых рыб (акул, скатов и химер). До 70% видов хрящевых рыб являются живородящими, но этот процесс плохо изучен из-за скрытности животных, низкой плодовитости и сложных геномов.

Исследователи под руководством Шигэхиро Кураку из Национального института генетики (Япония) решили восполнить этот пробел. Они изучили геномные и транскриптомные данные 12 видов хрящевых рыб, чтобы найти гомологи вителлогенина (VTG) — основного белка яичного желтка.

Ключевые результаты:

  • У всех хрящевых рыб, независимо от способа размножения, обнаружено как минимум две копии гена VTG. Для сравнения: у млекопитающих эти гены утрачены (хотя одна копия неожиданно найдена у сумчатого тасманийского дьявола).
  • Более того, у хрящевых рыб выявлено три копии гена рецептора VTG (результат двух древних дупликаций), в то время как у млекопитающих сохранилась только одна копия.
  • Анализ экспрессии генов у трех видов акул показал:
    • У яйцекладущей кошачьей акулы VTG экспрессируется в печени, а его рецепторы — в яичнике.
    • У двух живородящих акул (плащеносной и пятнистой куньей) VTG и его рецепторы экспрессируются не только в печени, но и в матке.

Выводы и значение:

Полученные данные позволяют предположить, что у живородящих хрящевых рыб белки яичного желтка (VTG) могли приобрести новую функцию. Они могут транспортироваться в матку и участвовать в обеспечении эмбриона материнским питанием, дополняя или заменяя питательные вещества желточного мешка.

Этот механизм требует подтверждения в функциональных исследованиях. Работа стала возможной благодаря созданию консорциума Squalomix (2020), который развивает геномные и молекулярные подходы для изучения акул и скатов, включая методы культивирования клеток для будущих экспериментов.