Skip to main content

Роль хромосом и температуры в определении пола рептилий

Австралийские ученые изучили смену пола у бородатых агам — ящериц австралийских полупустынь. В отличие от других рептилий, у бородатых агам пол определяется как набором генов, так и температурой окружающей среды. Ученые полагают, что подобные формы демонстрируют переход от негенетического к генетическому определению пола у животных.

В природе имеется широкий выбор способов выращивать самцов и самок, то есть формировать пол у животных. Мы хорошо усвоили, что у человека женский пол определяется двумя одинаковыми половыми хромосомами ХХ, а мужской — двумя разными ХY, точно так же, как и у всех остальных млекопитающих. Зато у птиц всё наоборот: самцы имеют одинаковые половые хромосомы — ZZ, а самки — две разных ZW. У амфибий и рептилий в определении пола намешано всего понемножку. Имеются виды (например, все виды змей) с гомогаметными самцами и гетерогаметными самками, а вот некоторые черепахи (крестогрудая черепаха Staurotypus salvinii и черная пресноводная черепаха Siebenrockiella crassicollis), наоборот, имеют гетерогаметных самцов и гомогаметных самок. Крокодилы не имеют никаких половых хромосом, и пол у них определяется температурой в кладке яиц. Если температура повышена, то самцы не развиваются вовсе, в яйцах формируются только самки. Температурой среды определяется пол и у многих черепах, но черепахи к тому же могут менять пол уже во взрослом состоянии, и от чего это зависит — неизвестно.

У разных групп животных пол определяется по-разному: красными кругами отмечены те, у которых гетерогаметные самки, желтыми — гетерогаметные самцы, а черными — пол определяется температурой инкубации яиц или икры. Рис. из статьи William S. Modi, David Crews. Sex chromosomes and sex determination in reptiles

Считалось, что у тех рептилий, у которых имеются половые хромосомы, детерминация пола не зависит от температуры, а температура начинает играть главную роль только у тех, кто половых хромосом не имеет. Австралийские исследователи из Института прикладной экологии и Исследовательской школы биологии при Австралийском национальном университете в Канберре тем не менее нашли такое животное, у которого имеются и половые хромосомы, и температурная регуляция внешних признаков пола. Это бородатая агама (Pogona vitticeps ) , обитающая в сухих редколесьях и каменистых полупустынях Австралии. Название свое она получила из-за темной чешуйчатой оторочки на шее и щеках. Когда самцы агрессивно настроены или собираются поухаживать за самкой, то они раздувают горло, чешуи встают торчком и окрашиваются в темный, иногда почти черный цвет. Получается своеобразная темная борода. Самки меньше самцов, хвост у них покороче, они не столь агрессивны и черная борода у них меньше.

Было известно, что пол у этих ящериц определяется хромосомами: ZW у самок и ZZ у самцов. Но оказалось, что если при инкубации яиц температура превышала 32°C, то из яиц почему-то вылуплялись почти исключительно самки (в опыте, проведенном исследователями, из 35 яиц вывелось 2 самца и 33 самки). Куда девались самцы? Пониженная выживаемость мужских эмбрионов, как это иногда бывает у животных? Нет, смертность эмбрионов была не такая высокая. Может, в этой экспериментальной кладке случайно оказалось такое резко неравное соотношение самцов и самок? Тоже нет.

Ученые проверили, имеется ли у вылупившихся особей специфический ДНК-маркер, показывающий наличие «женской» хромосомы W у новорожденных агамят. Из 33 самок он определился только у 17. Это означает, что остальные 16 самок были генетическими самцами, то есть несли мужской набор хромосом. Если же яйца агам выдерживали при температуре 22–32°C, то число самцов и самок было примерно одинаковым, и все они имели нормальный хромосомный портрет. Так что у бородатых агам, каким бы ни был генотип, при повышенной температуре формируются самки. Как такое может происходить?

Ученые предположили, что мужской пол формируется у этих ящериц при избытке какого-то полового фактора, кодируемого хромосомой Z. Если Z-хромосом две, то этого фактора много, если хромосома одна, то концентрация полового фактора снижается и формируются самки. Когда повышается температура, то экспрессия нужного гена или активность самого фактора может снижаться, в результате получаются самки. W-хромосома в этом случае вообще не играет никакой роли в определении пола.

До сих пор различные способы детерминации пола у животных представлялись дискретными (либо система XY, либо ZW, либо температурная детерминация). Очевидно, что в ходе эволюции переходы от одного способа к другому происходили многократно. Как именно они происходили — сальтационно, то есть скачком, или через какие-то переходные стадии, до сих пор неясно. Важность данного открытия в том, что оно показало принципиальную возможность существования промежуточных, переходных способов детерминации пола и, следовательно, возможность плавного перехода от одного способа к другому.

Автор - Елена Наймарк

Оригинал статьи опубликован на сайте "Элементы"

Источник: A. E. Quinn, A. Georges, S. D. Sarre, F. Guarino, T. Ezaz, J. Marshall Graves. Temperature Sex Reversal Implies Sex Gene Dosage in a Reptile // Science. 2007. V. 316. P. 411.

Похожие статьи