Женщина и мужчина, курица и петух, корова и бык – кажется, что мужской и женский пол являются фундаментальным условием для природы. Но для большинства растений половое отличие – это, наоборот, большая странность. Американские ученые выяснили, как у клубники стали развиваться хромосомы женской и мужской особи. Необычные «прыгающие» гены могут означать, что половые различия могут меняться в растениях быстрее, чем это можно было себе представить, – пишет журнал Science со ссылкой на PLOS Biology.
Половые хромосомы у животных появились в глубокой древности - у них общее происхождение. У растений же эти хромосомы возникли совсем недавно (за последние несколько миллионов лет). Кроме того, большинство растений обычно являются гермафродитами, которые содержат как мужские, так и женские половые органы. Только около 6% разделились на "мужчину" и "женщину". Среди них садовая спаржа, папайя, хмель. Случай с клубникой – особый. Как обнаружил один американский фермер в 1840-х годах, у этой ягоды есть три вариации: мужская, женская и комбинированная.
Чтобы узнать, как произошло такое разделение, эколог Тиа-Линн Эшман (Tia-Lynn Ashman) из Питтсбургского университета потратила почти 20 лет, доказывая, что разные участки в геноме клубники могут контролировать пол ягоды. Но обнаружить эти участки было все равно что найти иголку в стоге сена. В отличие от людей, у которых всего две копии каждой из наших 23 хромосом, у клубники есть целых восемь копий семи хромосом - в общей сложности 56 наследственных структур.
Впервые удача посетила Эшман примерно 10 лет назад: тогда она и ее команда обнаружили участок генома, отвечающий за пол, у «дикой клубники» – виргинской земляники (Fragaria virginiana). Потом они обнаружили тот же участок у близкой родственницы Fragaria virginiana – чилийской земляники (F. chiloensis), но он находился в совершенно другом месте на совершенно другой хромосоме. То же самое можно сказать о третьем виде клубники. Почему эти участки находились в разных местах?
Ученые считают, что самый очевидный ответ заключается в том, что клубника самостоятельно развивала разные полы. Другое, менее вероятное объяснение звучит так: область ДНК возникла один раз и двигалась вокруг генома. В 2011 году был реализован первый проект расшифровки генома клубники, который позволил провести более подробные генетические исследования.
В своей работе ученые секвенировали геном 60 растений F. virginiana и F. chiloensis, среди которых было равное количество мужских и женский растений. Они пытались выяснить, была ли какая-либо ДНК уникальной для "самок", и задались вопросом, какая генетическая последовательность присутствует у всех женщин, но отсутствует у всех мужчин. У всех женских растений были обнаружены два гена, которые «перескакивали» с одного участка генома на другой по крайней мере дважды в течение смены нескольких поколений «дикой клубники».
Более того, с каждым прыжком количество женских специфических генов в последовательности увеличивалось. Исследователи предполагают, что эти «путешественники» увеличивают разницу между половыми хромосомами. Исследователи предупреждают, что функции этих двух генов и детали того, как они «прыгают», еще должны быть подтверждены.
[Фото: Science]
