Уникальный ген определяет, почему некоторые дафнии не производят самцов
Микроскопические ракообразные Dafnia (водяные блохи) — ключевые обитатели пресных водоёмов. Их эволюционной загадкой является циклический партеногенез — чередование полового и бесполого размножения. Ещё одна тайна: в некоторых популяциях до 50% самок не производят самцов.
Исследователи из Университета Аризоны под руководством Майкла Линча обнаружили, что за эту черту отвечает доминантный аллель одного гена, уникального для дафний. Этот NMP-аллель (non-male-producing) делает носителей невосприимчивыми даже к гормону метилфарнезоату, который обычно индуцирует рождение самцов.
«Мы обнаружили, что в популяции есть два типа особей: одни производят и дочерей, и сыновей, а другие — только дочерей», — говорит Майкл Линч.
Репродуктивная стратегия дафний
- В благоприятный сезон самки размножаются бесполым путём, производя диплоидные яйца (генетически идентичное потомство).
- При ухудшении условий самки начинают производить самцов и покоящиеся (зимние) яйца. Эти оплодотворённые яйца могут годами переживать холод или засуху.
Как нашли ген
Учёные секвенировали около 2000 геномов Daphnia pulex. Сравнив особи, производящие самцов, и NMP-особей, они выделили 5 вариантов белковых последовательностей, связанных исключительно с NMP-фенотипом. Все они принадлежали одному гену (обозначенному 8960) в области хромосомы 1.
Этот ген отсутствует у других членистоногих и, вероятно, уникален для дафний. Экспрессия NMP-аллеля почти не реагирует на ключевой гормон метилфарнезоат.
Эволюционная загадка
Происхождение NMP-аллеля, возможно, связано с ограничением инбридинга в популяциях или поддержанием баланса производства самцов. Этот фенотип напоминает гинодиэцию у растений, где сосуществуют обоеполые и чисто женские особи.
В будущем для подтверждения роли гена 8960 планируется использовать CRISPR-Cas9 для его «выключения» или редактирования. Это исследование проливает свет на эволюцию облигатно-бесполых организмов.
Исследование опубликовано в журнале PNAS.