Исследователи из Университета Макмастера обнаружили неожиданное разнообразие в генетических процессах, определяющих пол африканской когтистой лягушки, что стало значительным открытием для одной из самых изученных амфибий в мире.
Геномный анализ позволил обнаружить 8 различных половых хромосом всего у 11 видов лягушек, многие или все из которых могут содержать уникальные и недавно эволюционировавшие гены, запускающие половую дифференциацию самцов или самок. Ранее исследователям было известно только о 3 различных половых хромосомах у этих особей.
«У данных лягушек мы обнаружили необычайную вариативность даже среди близкородственных видов, что позволяет изучить, как быстро эволюционируют такие важные механизмы, как определение пола», ― говорит Бен Эванс, профессор биологического факультета Макмастера и ведущий автор исследования, опубликованного в журнале Molecular Biology and Evolution.
Африканская когтистая лягушка используется в качестве модельного организма для биологических исследований из-за ее близкого эволюционного родства с человеком, а также потому, что ее раннее развитие происходит снаружи, что позволяет легко наблюдать и манипулировать фундаментальными процессами.
Лягушки обитают в Африке к югу от Сахары и живут в медленно движущейся или застойной воде. Они известны своим плоским телом, голосовыми органами, способными издавать звуки под водой, и когтями на первых трех пальцах задних лап, которые они используют для разрывания пищи на части.
В этом исследовании ученые точно определили местоположение недавно идентифицированных половых хромосом, что еще больше удивило их. Преобладающая теория предполагала, что гены, определяющие пол, обычно возникают в областях генома с низким уровнем рекомбинации ― обмена генетическим материалом между родителями, в результате которого в их потомстве возникают новые сочетания признаков.
Вместо этого они обнаружили, что новые гены почти повсеместно расположены в областях с высоким уровнем рекомбинации, что ставит вопрос о том, как и почему генетическая основа очень важных биологических признаков ― таких как половая дифференциация ― может развиваться так быстро, и как возникают новые гены и генетические функции.
«Если бы вы провели такие же тесты в некоторых еще более древних группах, таких как большинство млекопитающих или все птицы, вы бы обнаружили, что их половые хромосомы одинаковы», ― объясняет Эванс. «Но эта группа лягушек отличается невероятной вариативностью. Очень вероятно, что новые гены возникали у этих особей много раз, чтобы управлять половой дифференциацией, действуя в качестве "выключателя" или "переключателя" между самцом и самкой на пике развития».
