Большинство видов на Земле имеют два биологических пола, и обмен генами между самцами и самками жизненно важен для их выживания. Однако то, что на самом деле определяет, станет ли особь самцом или самкой, сильно различается у разных видов.
У людей пол определяется Х- и Y-хромосомами: особи с набором XY становятся мужчинами, а особи с набором XX — женщинами. Единственный ген на Y-хромосоме, SRY, действует как переключатель, запускающий развитие по мужскому типу.
Однако у многих других видов механизм совершенно иной. У насекомых, таких как пчёлы, осы и муравьи, пол определяется с помощью системы, известной как гаплодиплоидия, которая встречается примерно у 12% видов животных. При таком механизме определения пола самки развиваются из оплодотворённых яиц и имеют два набора хромосом, а самцы развиваются из неоплодотворённых яиц и имеют только один набор.
Более двух десятилетий назад исследователи обнаружили, что у медоносных пчёл этот удивительный процесс контролирует ген под названием csd. Особи, несущие две разные версии csd, развиваются в самок, а особи с одной версией — в самцов. Однако до сих пор было неясно, используют ли другие 20 000 видов пчёл такой же генетический механизм.
Чтобы раскрыть эту тайну, исследовательская группа Мэтью Вебстера из Уппсальского университета секвенировала весь геном пчелы-каменщицы (Osmia bicornis), распространенного вида, который часто встречается в садах по всей Европе. Исследователи тщательно проверили сотни гнезд, чтобы найти необычно крупных самцов — редких особей, у которых есть две идентичные копии гена, определяющего пол. Сравнив геномы, ученые смогли определить точное местоположение гена, отвечающего за определение пола у этого вида. Результаты опубликованы в журнале PLoS Biology.
Исследователи с удивлением обнаружили, что идентифицированный ген ANTSR — это тот же ген, который, как недавно было доказано, контролирует пол у одного из видов муравьёв. ANTSR — это ген длинной некодирующей РНК, то есть он не преобразуется в белок. В зависимости от количества присутствующих копий он действует как переключатель, запуская процесс развития по мужскому или женскому типу. Тот факт, что этот ген выполняет консервативную функцию (его последовательность практически не меняется в ходе эволюции) у пчёл и муравьёв, позволяет предположить, что он работает как ген определения пола уже более 150 миллионов лет.
«Это действительно удивительно, ведь это означает, что ANTSR может быть основным геном, определяющим пол, у более чем 150 000 видов пчёл, ос и муравьёв», — сказал Мэтью Вебстер, старший автор исследования. «Мы до сих пор не понимаем, как вариации в этом гене генерируют сигнал, запускающий развитие по мужскому или женскому типу. Причина, по которой у медоносных пчёл используется другой ген, определяющий пол, также остаётся загадкой».
Это открытие позволяет сделать важный шаг к пониманию того, как у пчёл и муравьёв развивались системы определения пола, а также какие молекулярные механизмы лежат в основе гаплодиплоидной системы определения пола. Это важно для понимания того, как генетическое разнообразие в этих системах помогает поддерживать здоровье популяций. Полученные результаты могут иметь значение для программ по сохранению и разведению пчёл, поскольку они дают ключевое представление о генетических основах размножения этих важнейших опылителей.
