Мужчина или женщина? Ученые открыли генетический механизм, определяющий развитие пола у бабочек

Ученые Центра биологии Чешской академии наук в сотрудничестве с Ливерпульским университетом обнаружили генетический механизм, определяющий, становятся ли особи вида бабочек Bicyclus Anynana самцами или самками.

Они также обнаружили, что если особи с одинаковым вариантом гена, определяющего пол, спариваются, эмбрионы не выживают. Это может иметь критические последствия в небольших популяциях бабочек с низкой генетической изменчивостью, где спаривание происходит между родственными особями.

Ученые впервые описали этот механизм у бабочек, и, что удивительно, он напоминает аналогичный механизм у медоносных пчел. Открытие опубликовано в журнале Достижения науки.

Бурый косящий куст Bicyclus Anynana родом из африканского континента. Его часто используют для генетических исследований, отчасти из-за его способности быстро размножаться и относительно легко размножаться в лабораторных условиях, более того, весь его геном уже секвенирован.

Как выяснили энтомологи под руководством Арьена Вант Хофа из Биологического центра CAS и международной команды сотрудников, пол этой бабочки регулируется различными комбинациями вариантов гена, называемого Masculinizer. Один вариант приводит к развитию женского пола, а два разных варианта приводят к развитию мужского пола.

Бабочки умирают в эмбриональном состоянии при объединении двух идентичных вариантов Masculinizer, но в природных популяциях это очень редко, поскольку обнаружено огромное количество различных вариантов. Вероятность появления двух идентичных вариантов, приводящих к гибели эмбриона, становится намного выше в сильно сокращающихся популяциях с уменьшенной генетической изменчивостью, вызванной инбридингом.

Многие виды бабочек находятся в состоянии резкого сокращения, и если другие виды действительно имеют тот же механизм, что и Bicyclus Anynana, это может иметь серьезные последствия для видов, находящихся под угрозой исчезновения.

Этот механизм определения пола является первым, обнаруженным у бабочек, и удивительно напоминает механизм у медоносных пчел, принадлежащих к другой группе насекомых, а не у тутового шелкопряда, который принадлежит к тому же отряду насекомых. Тот же механизм независимо развился у Bicyclus Anynana и медоносных пчел, что делает его ярким примером конвергентной эволюции.

Открыты генетические механизмы, определяющие пол

Развитие двух разных полов является одним из наиболее важных биологических признаков, но, несмотря на важность, лежащие в его основе генетические механизмы у большинства видов не раскрыты. Основная причина, почему так много еще неизвестно, заключается в том, что механизмы чрезвычайно разнообразны.

Чешуекрылые, большая группа насекомых, состоящая из бабочек и мотыльков, имеют половые хромосомы W и Z вместо X и Y. У самок обычно есть W и Z-хромосома, а у самцов — две Z-хромосомы. У некоторых видов пол определяется W-хромосомой, но есть и виды, у которых самки не имеют W-хромосомы.

«У этих видов разные механизмы определения пола, которые пока неизвестны. Механизм, который мы обнаружили у Bicyclus Anynana, сильно отличается от механизма, зависящего от W-хромосомы, открытого ранее у тутового шелкопряда Bombyx mori», — говорят исследователи.