Акулы и скаты сотни миллионов лет идут против системы: нашли иной способ определять пол

В новом исследовании ученые обнаружили, что у акул и скатов система половых хромосом XY внешне похожа на человеческую, однако имеет свои уникальные особенности. Она также оказалась старше, чем у любого другого позвоночного, известного науке, пишет IFLScience.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Определение пола у разных видов

Существует множество способов определения пола помимо системы XY, используемой неоднопроходными млекопитающими, где XX (обычно) обозначает самок, а XY – самцов. Например, у самцов птиц половая хромосома ZZ, а у самок ZW. В то же время некоторые рептилии делают то же самое, другие используют XY, а третьи и вовсе обходятся без половых хромосом и используют для определения пола внешние факторы.

Рыбы, как известно, не обязательно проводят всю жизнь в качестве самца или самки – многие из них в какой-то момент попросту меняют свою половую хромосому. В то же время у других видов всего одна половая хромосома, в то время как другие, по-видимому, полагаются исключительно на окружающую среду.

Самые древние половые хромосомы среди позвоночных

Хрящевые рыбы, скаты и акулы, как известно, отделились от костных рыб около 440 миллионов лет назад и с тех пор живут собственной жизнью. Ученым многое известно о жизни этих видов, однако их половые хромосомы все еще оставались недостаточно изученными.

В новом исследовании профессор Шигехиро Кураку из Национального института генетики Японии с коллегами изучили систему определения пола у пяти видов акул, трех скатов и рыбы-слона, которая также относится к хрящевым рыбам.

Результаты указывают на то, все хрящевые рыбы следуют системе XY, где у самок две хромосомы одного типа, а у самцов — разные. Ученые также обнаружили некоторые общие черты между отдаленными ветвями генеалогического древа хрящевых рыб, что позволяет предположить, что эти аспекты определения пола существуют не менее 300 миллионов лет и намного опережают подобные у любых других известных науке позвоночных. Однако у нескольких классов беспозвоночных половые хромосомы датируются 350–500 миллионами лет.

С другой стороны ученые обнаружили несколько уникальных особенностей. Например, у красных скатов (Hemitrygon akajei) даже есть две отдельные X-хромосомы, которые авторы называют X1 и X2. Об уменьшении количества мужских хромосом у людей сообщалось много раз, и нечто подобное происходит, по крайней мере, у некоторых акул. Команда обнаружила отсутствие консервативных последовательностей на Y-хромосомах у трех видов акул.

Результаты указывают на то, что Y-хромосомы этих видов потеряли значительную часть своего геномного содержимого и независимо накопили различные типы повторяющихся последовательностей. Авторы исследования признают, что эволюционное преимущество такого подхода все еще неизвестно, однако исследователи выяснили, что это не влияет на выживание вида.

Команда предполагает, что акулы, вероятно, могут использовать другой подход. Большинство млекопитающих подавляют экспрессию одной из реплицированных хромосом целиком. В то же время у акул некоторые гены X-хромосомы экспрессируются у самок примерно в 1,5 раза сильнее. Полученные результаты противоречат гипотезе о том, что неполная компенсация дозы происходит в системах ZW-хромосом, но не в XY-хромосомах.

В результате ученые полагают, что определение пола у акул и скатов может быть основано на механизме, зависящем от дозы Х-хромосомы. Это первое доказательство для позвоночных, обладающих уникальными молекулами, отличными от других линий позвоночных.