Ген doublesex управляет половыми различиями и разнообразием форм у жуков-навозников
Биологи из Университета Индианы расширили понимание роли гена doublesex (dsx) — главного регуляторного гена, завершающего путь определения пола и контролирующего развитие женских и мужских признаков у насекомых. Их исследование, опубликованное в Proceedings of the National Academy of Sciences, показывает, как этот ген опосредует эволюционные изменения у рогатых жуков-навозников.
Ключевые функции гена dsx
У большинства видов рогатых жуков развитие рогов, используемых самцами как оружие в борьбе за самок, ограничено мужским полом. Исследование показало, что dsx регулирует полоспецифичную экспрессию рогов, способствуя их развитию у самцов и подавляя у самок.
Повторное использование механизма для альтернативных морфов
Ситуация усложнилась у видов, где самцы представлены двумя морфами:
- Крупные рогатые самцы — развиваются при хорошем питании и сражаются.
- Мелкие безрогие самцы — развиваются при скудном питании и используют стратегию "скрытого" спаривания.
Учёные обнаружили, что dsx регулирует развитие рогов и в этом случае, но в ответ на условия питания, а не на генетический пол. Экспрессия мужского изоформа dsx была значительно выше в роговой ткани крупных, хорошо питавшихся самцов и низкой у мелких самцов.
Эволюция реверсивного полового диморфизма
В редком случае у вида Onthophagus sagittarius, для которого характерен реверсивный половой диморфизм (крупные рогатые самки и безрогие самцы), функции гена dsx оказались обращены и модифицированы по сравнению с типичным видом Onthophagus taurus.
Широкое эволюционное значение
По словам ведущего автора Армина Моччека, ген doublesex является ключевым медиатором разнообразия на четырёх уровнях:
- Внутри особи: позволяет некоторым тканям приобретать половую идентичность.
- Среди особей одного пола (самцов): обеспечивает зависимую от среды разработку признаков у одной морфы, но не у другой.
- Между полами: способствует полоспецифичному развитию или подавлению признаков.
- Между видами: позволяет быстрым эволюционным расхождениям в том, какие признаки развиваются и у какого пола.
«Очень похожие регуляторные механизмы работают у широкого круга организмов, что делает эти результаты широко применимыми», — отметил Моччек.