Ecology and Evolution: Половые хромосомы помогают избежать «полового конфликта»

Исследователи из Токийского столичного университета выяснили, почему у животных появляются половые хромосомы. Раньше считалось, что они нужны для уменьшения «сексуального конфликта» — эволюции признаков, которые не оптимальны для обоих полов.

Учёные изучили плодовых мушек и обнаружили, что гены на новых бесполых хромосомах имеют тенденцию к развитию «половых генов», которые определяют пол организма и связанные с ним характеристики.

Хромосомы — это плотно упакованные пучки ДНК, которые содержат генетический материал организма. У более сложных организмов их много: у человека, например, 46 хромосом.

Половые хромосомы определяют пол отдельных животных. Как они появились в процессе эволюции — загадка для учёных. Например, Y-хромосома человека теряет гены и может исчезнуть через несколько миллионов лет. Возникает вопрос, зачем вообще нужны половые хромосомы.

Один из способов решить проблему — уменьшить так называемый «сексуальный конфликт». Это ситуация, когда определённые признаки выгодны для одного пола, но вредны для другого. Общий фенотип для обоих полов привёл бы к неоптимальным результатам для всех.

Эволюция половых хромосом могла бы помочь решить эту проблему: передать определённые признаки конкретному полу. Но это сложно доказать, поскольку половые хромосомы обычно очень старые. За это время на генетическую эволюцию повлияли и другие факторы окружающей среды.

Аника Минович и доцент Масафуми Нозава из Токийского столичного университета исследовали плодовых мушек дрозофил. Они сравнивали особей с недавно появившимися половыми хромосомами с родственными видами, у которых таких хромосом нет. Учёные хотели выяснить, появились ли у первых «гены, ориентированные на пол», то есть гены, которые дают преимущества одному из полов.

Исследователи сравнили, как эволюционируют гены на разных хромосомах, и обнаружили, что многие гены бесполых хромосом становятся генами, связанными с полом, особенно на стадии личинки. Это неожиданно, потому что у личинок нет ярко выраженных половых признаков. Но эти признаки могут влиять на различия во взрослом возрасте.

Размер взрослого насекомого не может увеличиваться из-за жёсткого экзоскелета, поэтому любые преимущества в размере между полами должны быть закреплены на личиночной стадии. Это согласуется с выводами команды: гены, связанные с полом, влияют на метаболизм, а это определяет размер тела и снижает половой конфликт.

Это доказывает, что половые хромосомы эволюционируют, чтобы уменьшить конфликт полов. Исследователи продолжают искать более явные признаки этого конфликта, которые помогут лучше понять его с точки зрения эволюции.

Результаты опубликованы в издании Ecology and Evolution.

03.08.2024