Nieoczekiwane pochodzenie chromosomów płci u gupików
Większość materiału genetycznego organizmu jest dziedziczona w postaci par chromosomów, po jednym od każdego z rodziców. Podczas tworzenia plemnika i komórki jajowej większość chromosomów, zwanych „autosomami”, wymienia geny (dokonuje rekombinacji) ze swoimi partnerami. Inaczej jednak dziedziczone są chromosomy płci, które decydują o tym, czy organizm jest samcem czy samicą. U wielu gatunków, w tym u większości ssaków, samice dziedziczą dwa chromosomy X, po jednym od każdego z rodziców, podobnie jak autosomy. Samce natomiast mają XY – dziedziczą X po matce, ale ojcowie przekazują męskim potomkom swoje Y. Chromosomy Y i X nie ulegają rekombinacji u samców, z wyjątkiem małych regionów „pseudoautosomalnych” (PAR), a brak wymiany prowadzi w końcu do utraty genów przez Y (staje się „zdegenerowany”). Ludzki chromosom Y utracił około 98 % z około 1 000 genów przenoszonych na X. W projekcie GUPPYSEX realizowanym na Uniwersytecie Edynburskim wykorzystano małą rybkę, gupika, do sprawdzenia, czy konflikty między płciami mogą tłumaczyć utratę wymiany między parami chromosomów płci. Projekt został sfinansowany przez Europejską Radę ds. Badań Naukowych.
Antagonizm płciowy
U wielu gatunków występują, często wyraźne, różnice między płciami. Takie różnice powodują, że niektóre cechy, które są dobre dla samców, są niekorzystne dla samic, czyli „antagonistyczne płciowo”. Darwinowska teoria doboru płciowego sugeruje na przykład, że duże poroże, choć korzystne dla samców konkurujących z rywalami, może zmniejszać sukces rozrodczy samic. „Wybraliśmy do badania gupiki, ponieważ w ich przypadku występują takie konflikty. Jasno ubarwione samce najskuteczniej zdobywają partnerki, ale jaskrawość kolorów sprawia, że samice częściej padają ofiarą drapieżników. Mutacje ubarwienia mają zatem największe szanse na rozprzestrzenienie się w populacji, jeśli są dziedziczone tylko przez samców, co wyklucza wymianę między chromosomami X i Y”, wyjaśnia Deborah Charlesworth, koordynatorka projektu GUPPYSEX.
Różnice płciowe w rekombinacji
Zespół GUPPYSEX otrzymał sekwencje genomowe i wykorzystał markery molekularne do wykonania map genetycznych u rodziców obu płci. W efekcie ustalił, że rekombinacja genetyczna podczas tworzenia plemników zachodzi tylko na końcu każdego z 23 chromosomów gupika. W przypadku pary XY brak wymiany przez większość chromosomu oznacza, że większość Y jest zachowana jako wyłącznie męska – synowie dziedziczą Y swoich ojców, a sekwencje Y są rzadko, jeśli w ogóle, przekazywane żeńskiemu potomstwu. „Tak więc zamiast stłumionej rekombinacji ewoluującej w odpowiedzi na antagonizm płciowy (SA), jak wcześniej sądzono, samce gupików już teraz nie posiadają rekombinacji na większości swoich chromosomów”, dodaje Charlesworth. „Pozwoliłoby to na niedawne pojawienie się w drodze ewolucji nowego chromosomu Y, niosącego nowy czynnik determinujący płeć męską, a geny powiązane z SA ubarwienia mogły następnie gromadzić się na tym chromosomie”. Odkrycie przez GUPPYSEX rozległych regionów chromosomów, które rzadko rekombinują u samców, pokrywa się z ostatnimi wynikami dotyczącymi innych organizmów.
Implikacje i kolejne kroki
Wyniki badania GUPPYSEX przyczyniają się do lepszego zrozumienia różnic genetycznych między płciami. Wiedza ta przyda się w medycynie, aby pomóc wyjaśnić powiązanie różnic płciowych z podatnością na choroby. Jest również przydatna w rolnictwie, do wczesnego określania płci u zwierząt lub roślin owocowych, a także do zwalczania szkodników, w celu ukierunkowania jednej płci do sterylizacji lub eliminacji. „Ponieważ chromosom Y gupików prawdopodobnie wyewoluował z X przodków, jego geny powinny były zacząć się przystosowywać do bycia w przewadze u samców. Interesujące będzie sprawdzenie, czy geny na chromosomach płciowych ewoluują inaczej niż te autosomalne”, dodaje na koniec Charlesworth.
Słowa kluczowe
GUPPYSEX, gupik, chromosom, płeć, rekombinacja, genetyczny, autosom, zdegenerowany, samiec, samica, darwinowski, antagonizm płciowy
