Учёные выяснили, как генетически идентичные дафнии развиваются в разные полы

Дафнии — это крошечные ракообразные, или «водяные блохи», которые чрезвычайно адаптивны к окружающей среде. Это обусловлено их замечательной фенотипической пластичностью, то есть способностью менять форму или поведение при неизменном геноме. Даже самцы и самки дафний генетически идентичны.

Группа учёных из Университета Осаки пролила свет на этот феномен, объединив два разных метода РНК-секвенирования. Они обнаружили, что определённые гены производят разные версии (изоформы) кодируемых белков у самцов и самок дафний.

Фенотипическая пластичность позволяет одному геному производить разные фенотипы, что даёт дафниям возможность физиологически адаптироваться к изменениям солёности воды, температуры, наличию хищников и другим факторам.

Исследование «Идентификация изоформ генов и их переключения между эмбрионами самцов и самок партеногенетического ракообразного Daphnia magna» опубликовано в Scientific Reports.

Молекула РНК производится из гена в процессе транскрипции и содержит инструкции для синтеза соответствующего белка. Изменения РНК после транскрипции могут приводить к образованию нескольких изоформ — слегка различающихся молекул РНК — из одного гена.

Такие варианты изоформ сложно изучать, поскольку большинство методов РНК-секвенирования считывают лишь очень короткие фрагменты молекул РНК, а затем полагаются на вычислительные методы для их сборки. Это означает, что тонкие детали разных изоформ теряются.

Однако в новом подходе команда сначала использовала современный метод длинного прочтения РНК (Iso-Seq) для точной идентификации всех различных изоформ у вида Daphnia magna. Затем, используя высокоточные короткие прочтения РНК, они определили специфическое переключение изоформ, происходящее между самцами и самками.

«Только короткое прочтение не способно раскрыть эту информацию, — объясняет первый автор Ясухико Като. — Этот новый подход, сочетающий длинное и короткое прочтение, выявляет ранее неизвестные нюансы транскрипции у дафний».

«Мы идентифицировали гены, которые переключают экспрессию конкретных изоформ в зависимости от пола, — добавляет старший автор Хадзиме Ватанабэ. — Это даёт представление о биологических механизмах, лежащих в основе уникальной фенотипической пластичности дафний».

Это исследование раскрывает молекулярную основу полового диморфзма у экологически важного вида дафний и предоставляет инструмент для понимания того, как условия окружающей среды могут определять пол у этого вида. Эти открытия прокладывают путь для дальнейшего прогресса в аквакультуре ракообразных.