Brunatnice źródłem informacji na temat pochodzenia płci
Stworzenia zamieszkujące świat różnią się znacząco w kwestii mechanizmów różnicowania płci. Niektóre z nich wykorzystują w tym celu czynniki środowiskowe – dzieje się tak na przykład w przypadku jaj krokodyli, gdzie kluczowy wpływ ma temperatura w czasie inkubacji. Czasem rolę odgrywają czynniki genetyczne (chromosomy płciowe) lub połączenie obu tych metod, co obserwujemy między innymi w przypadku niektórych gatunków ryb. „Dysponujemy stosunkowo rozległą wiedzą dotyczącą rozróżniania płci u zwierząt”, zauważa koordynatorka projektu SEXSEA Susana Coelho, która realizowała swoje badania we francuskim Narodowym Centrum Badań Naukowych (CNRS), a niedawno została dyrektorką Instytutu Biologii Rozwojowej im. Maxa Plancka w Niemczech. „Nie wiemy jednak, na jakich zasadach oparte są te procesy w świecie glonów”. Brunatnice rozwijały się i ewoluowały niezależnie od zwierząt i roślin lądowych przez przeszło miliard lat. W ciągu niespełna 300 milionów lat brunatnice wykształciły wielokomórkowe ciała, które mogą rywalizować pod względem złożoności z przedstawicielami świata roślin. „Brunatnice to niezwykłe organizmy o kluczowym znaczeniu z punktu widzenia ekologii. Co więcej, wiemy, że występują brunatnice męskie i żeńskie”, dodaje Coelho. „Dotychczas nie udało nam się jednak zdobyć wystarczająco wiele wiedzy na temat ich biologii, w tym dotyczącej pochodzenia brunatnic płci męskiej i żeńskiej”.
Określanie płci
Zespół projektu SEXSEA, któremu udało się uzyskać wsparcie Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych, postanowił wypełnić tę lukę w wiedzy poprzez odkrycie mechanizmów różnicowania płci przez te glony. „Porównując różne gatunki glonów udało nam się zidentyfikować geny, które są zawsze powiązane z płcią męską lub żeńską”, wyjaśnia Coelho. „Geny zawsze powiązane z płcią występowały jeszcze przed procesem specjacji”. Do procesu specjacji, czyli powstawania gatunków, dochodzi z chwilą, kiedy dany gatunek odłącza się od pozostałych, w wyniku czego wykształca nowe cechy. Na podstawie tego odkrycia Coelho wraz ze swoim zespołem określiła moment, w którym chromosomy płciowe pojawiły się na skali ewolucyjnej. Badacze byli w stanie zidentyfikować chromosomalne fundamenty różnicowania płci, co stanowi niezwykle ważne odkrycie, które przyczyni się do lepszego zrozumienia biologii brunatnic. „Dzięki naszym badaniom byliśmy w stanie spojrzeć na ewolucję chromosomów płciowych z perspektywy miliarda lat”, zauważa Coelho. „Udało nam się również zidentyfikować i scharakteryzować chromosomy płciowe w przypadku kilku gatunków brunatnic, co pozwoliło nam lepiej zrozumieć kluczowe procesy związane z pochodzeniem oraz ewolucją płci”.
Ewolucja płci
Fakt, że brunatnice ewoluowały w oderwaniu od zwierząt i roślin, pozwolił zespołowi Coelho na zbadanie uniwersalności lub wyjątkowości procesów leżących u podstaw ewolucji płci. „Na przykład jeden z genów występujących wewnątrz męskiego chromosomu przypomina w pewnym stopniu gen SRY”, dodaje badaczka. „Wspomniany gen uczestniczy w procesie określania płci męskiej u zwierząt, a także ludzi”. Ze względu na fakt, że procesy zróżnicowania płci w przypadku glonów i zwierząt nastąpiły niezależnie od siebie, Coelho uważa, że możemy mieć do czynienia z pewnym rodzajem zbieżnych procesów ewolucyjnych. „Natura może mieć ograniczone możliwości wyboru w przypadku pewnych rodzajów procesów biologicznych”, zauważa badaczka. „W związku z tym te same geny mogły zostać ponownie wykorzystane w przypadku różnicowania płci glonów i zwierząt”. Jednym z zagadnień, które nadal chce badać Coelho, jest pochodzenie hermafrodytyzmu, czyli zjawiska, które pozwala pojedynczej jednostce wytwarzać struktury męskie i żeńskie. „Co się dzieje z chromosomami płciowymi w kontekście dwupłciowości?”, pyta badaczka. „I przede wszystkim – dlaczego nie wszystkie brunatnice są dwupłciowe?”. Te fascynujące badania podkreśliły znaczenie konieczności wyjścia poza standardowe ramy modeli roślinnych i zwierzęcych, jeśli chcemy naprawdę zrozumieć biologię. „Mam nadzieję, że tym projektem udało mi się pokazać wszystkim, że brunatnice to naprawdę fascynujące stworzenia”, twierdzi Coelho. „Badanie brunatnic pozwoliło mi spojrzeć na biologię z dużo szerszej perspektywy”.
Słowa kluczowe
SEXSEA, płeć, glony, genetyczne, chromosomy, biologia, gen, ewolucja, hermafrodytyzm
