Один ген управляет длинными ногами самцов водомерок и их склонностью использовать их как оружие

У некоторых самцов водомерок (Microvelia longipes) задняя пара ног непропорционально велика по сравнению с остальным телом. Они используют эти ноги для охраны мест откладки яиц и в боях с соперниками. Уильям Тубиана, Абдеррахман Хила и их коллеги из Университета Лиона (Франция) выяснили, что развитие этой преувеличенной половой характеристики самцов зависит от выработки повсеместно распространенного фактора роста BMP11, который также есть у людей и мышей. Исследование опубликовано 11 мая 2021 года в открытом журнале PLOS Biology.

Удлинённая третья пара ног водомерок — классический пример гипераллометрии, когда размер одной части тела растёт непропорционально остальному. Учёные использовали комбинацию секвенирования транскриптома, ПЦР в реальном времени и РНК-интерференции (RNAi), чтобы изучить её генетическую основу.

Ключевые результаты:

  • Обнаружены резкие различия в активности генов между передними, средними и задними ногами, а также между соответствующими ногами самцов и самок.
  • В экспериментах с "нокаутом" (RNAi) 30 генов-кандидатов потеря функции BMP11 уменьшила относительный размер задних ног самцов.
  • Самцы с нокаутом BMP11 также были в среднем мельче и в поведенческих тестах проявляли меньше агрессии, избегая драк с другими самцами.

Второй ген-кандидат, Hox-ген Ultrabithorax (определяющий различия между сегментами тела), также был более активен в задних ногах самцов. Однако его "выключение" уменьшило относительный размер ног, не повлияв на средний размер тела или поведение.

Вывод: Это показывает, что в основе эволюции гипераллометрии могут лежать как генетически связанные, так и несвязанные признаки. Связанное влияние BMP11 на длину ног, размер тела и агрессию может быть поведенческой адаптацией (более мелкие самцы избегают заведомо проигрышных конфликтов) или же указывать на дополнительное влияние гена на развитие нервной системы.

Цитаты авторов:

  • Абдеррахман Хила: "Обнаружение того, что консервативный ген, такой как BMP11, участвует в гипераллометрии третьей пары ног самцов, было интересно. Но по-настоящему захватывающим стало осознание, что самцы со сниженной активностью BMP11 становятся настолько пассивными..."
  • Уильям Тубиана: "То, что множество признаков, повышающих приспособленность, могут эволюционировать согласованно под влиянием ограниченного числа генов, указывает, что плейотропия может способствовать эволюции полового диморфизма и преувеличенных половых признаков... Среди наших планов — понять, как это вариативное развитие опосредовано сложным взаимодействием генетики, эпигенетики и питания".