Фото: Sa Geng and James Umen
Міняючи експресію гена MID у водоростей, вчені поміняли їхню стать, перетворюючи сперматозоїди в яйцеклітини (і навпаки)
Знайдена загальна генетична основа репродуктивної системи одноклітинних і багатоклітинних організмів.
Багатоклітинні зелені водорості Volvox carteri допомогли відкрити генетичні витоки поділу статей. Мабуть, чоловіча і жіноча статі в ході еволюції виникли з більш примітивної системи типів спаровування в одноклітинних, повідомляє Lenta.ru.
Джеймс Умен з Центру рослинництва імені Данфорта (США) виявив ген-регулятор статі в Volvox під назвою MID. Міняючи його експресію у водоростей, вчені поміняли їхню стать, перетворюючи сперматозоїди в яйцеклітини (і навпаки). Помінявши стать, водорості виявилися цілком здатними дати здорове потомство.
Для рослин і тварин чоловічі і жіночі гамети (статеві клітини) - це норма, і їхні відмінності очевидні. Чоловічі гамети (сперма або пилок) - швидкі, мобільні і маленькі, а жіночі (яйцеклітини) - великі і малорухливі. Однак вченим не до кінця зрозуміло, як виникла така система: адже у одноклітинних організмів є тільки типи спаровування. Клітина одного типу може зв'язатися тільки з клітиною іншого, при цьому самих типів може бути від двох до тисячі, а самі клітини зовні майже нічим не відрізняються.
Умен і його колеги виявили у примітивних одноклітинних хламідомонад ген (MID), керуючий диференціацією статевих клітин на два класи (+ і -). Потім вчені знайшли аналог цього гена (VcMID) у повноцінних чоловічих гамет вольвокса. Коли вони штучно простимулювали експресію VcMID у Volvox carteri жіночої статі, великі клітини (які повинні були стати повноцінними яйцеклітинами) продовжили ділитися, перетворившись на сперматозоїди.
Потім біологи провели зворотну операцію: заблокували експресію VcMID в чоловічих гаметах. Гонідії (одноклітинні фрагменти нитчастих водоростей, що служать для розмноження) перестали ділитися і залишилися великими, ставши відіграти роль яйцеклітин: їх могли запліднювати сперматозоїди іншої особини.
Однак потомство псевдожіночих яйцеклітин і нормальної сперми виявилося не дуже життєздатним (вижило менше половини організмів). При цьому в першому експерименті (псевдо чоловічі гамети і нормальні яйцеклітини) водорості почали активно розмножуватися.
Спорідненість генів MID різних видів водоростей, їхня загальна функція (регуляція відмінностей між статями і типами спарювання) - все це говорить про те, що знайдено спільну генетичну основу репродуктивної системи одноклітинних і багатоклітинних організмів.
Результати нового дослідження представлені в журналі PLoS Biology.