Учёные: Бактерии могут превратить самцов в самок

Мокрицы – мелкие ракообразные, у которых специализированную половую хромосому имеют самки. Однако в некоторых случаях самками вырастают и генетические самцы: такими их делают живущие в их клетках бактерии. О необычном механизме определения пола рассказывает новая статья, опубликованная в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Пол большинства животных определяется хромосомами — "специализированную" половую хромосому могут нести самцы (как у людей) или самки (как у куриц). По второму варианту идёт половое развитие и обыкновенных мокриц Armadillidium vulgare, самки которых имеют генотип ZW, включающий одну половую хромосому, тогда как самцы несут вторую копию неполовой (генотип ZZ) хромосомы. Однако их генетические самцы могут развивать фенотип самки под действием бактерий Wolbachia.

Эти бактерии — распространённые внутриклеточные жители членистоногих, которые, видимо, играют роль симбионтов, повышая их шансы на выживание — и даже способны встраивать свой геном в хромосомы хозяина. Показано, что присутствие вольбахий в цитоплазме зародыша, несущего ZZ-генотип, приводит к развитию полноценных, фертильных самок Armadillidium. Это приводит к рождению ими новых самок, пол которых определяется уже не W-хромосомой, а присутствием генов вольбахии в клетке, и постепенному вымыванию ZW-самок из популяции.

Однако в некоторых случаях самками развиваются и из ZZ-самцы, в цитоплазме которых не обнаруживается никаких бактериальных генов. Это заставляет предположить, что их пол определяется неким третьим неизвестным фактором. Ещё в 1984 году было предположено, что загадочный фактор — это те же гены вольбахии, но перешедшие из цитоплазмы клетки хозяина в ядро и внедрившиеся в его собственные хромосомы. Эту гипотезу проверили недавно Пьер Грев (Pierre Grève) и его коллеги из французского Университета Пуатье.

Собрав членистоногих, живущих в дикой природе на территории Дании, учёные провели секвенирование 16 геномов самок, подтвердив, что более 0,1 процента их составляют гены вольбахии. Это соответствует фрагментам общим размером около 3,1 млн пар оснований ДНК, последовательность которых чрезвычайно похожа на бактериальную хромосому вольбахий, что говорит о сравнительно недавнем их включении в геном мокриц. При этом генетические вставки у самок имеются лишь в одной из Z-хромосом, которая наследуется гемизиготно, передаваясь лишь от самки к самке — и фактически, взяв на себя функции утерянной половой хромосомы.