Мы привыкли к тому, что пол животного определяется ещё до его рождения и не меняется. Это ошибочное представление. Всё значительно сложнее, и тому пример австралийские ящерицы, меняющие пол при повышении температуры окружающей среды. На такие фокусы способны и рыбы — около 500 видов рыб меняют пол, причём у них, в отличие от ящериц, это происходит во взрослом возрасте, и часто в ответ на экологические сигналы. Как именно эти животные меняют пол, до сих пор оставалось загадкой.
Разобраться в непростой половой жизни рыб взялся международный научный коллектив во главе с новозеландскими учёными. В исследованиях приняла участие профессор Дженни Грейвс (Jennifer A. Marshall Graves), генетик Университета Ла Троба (La Trobe University, Австралия).
Результаты исследований опубликованы 10 июля в журнале Science Advances.
«Я следила за синеголовым губаном (речь идёт о талассоме синеголовой — лат. Thalassoma bifasciatum) в течение многих лет, потому что изменение пола происходит у него быстро и вызывается визуальным сигналом», — рассказывает профессор Грейвс.
На видео: доминирующий самец патрулирует территорию.
«Как пол может так эффектно измениться, оставалось загадкой на протяжении десятилетий. Гены не изменяются, значит, это сигналы, которые их выключают и включают».
Талассома синеголовая живёт группами, место её обитания — коралловые рифы Карибского моря. В группе есть доминирующий самец — он отличается голубой головой, под его защитой находится «гарем» жёлтых самок. Если самец пропадает, самая крупная самка становится самцом — и на это ей нужно всего десять дней. Она меняет своё поведение за считанные минуты, цвет головы — за часы. Её яичник трансформируется — через 10 дней бывшая самка уже производит сперму.
Используя новейшие методы генетических исследований — высокопроизводительное РНК-секвенирование и эпигенетический анализ — исследователи обнаружили, когда и как конкретные гены выключаются и включаются в мозге и гонаде в процессе изменения пола.
Данная работа важна для понимания того, как гены работают гены животных (включая людей) и как окружающая среда может влиять на генетические процессы.
«Мы обнаружили, что изменение пола связано с полной генетической перестройкой гонады», — говорит соавтор исследования, доктор Эрика Тодд (Erica Todd) из Университета Отаго (University of Otago, Новая Зеландия).
«Сначала отключаются гены, необходимые для поддержания работы яичника, после чего включается новая схема работы генов, нужная для развития и работы семенника».
На видео: самка становится самцом. Самка, у которой включился механизм изменения пола (отличается более тёмной окраской) начинает доминировать и ухаживать за самками (жёлтая окраска).
Ещё один принявший участие в исследовании представитель университета Отаго, Оскар Ортега-Рекальде (Oscar Ortega-Recalde), отмечает, что удивительная трансформация оказывается возможной благодаря изменениям в клеточной «памяти».
«Химические маркеры на ДНК контролируют экспрессию генов и помогают клеткам запомнить их специфическую функцию в организме. Наше исследование важно, потому что оно показывает, что изменение пола включает глубокие изменения в этих химических знаках», — говорит Ортега-Рекальде.
Профессор Дженни Грейвс сообщила, что проект связан с исследованиями изменения пола австралийских ящериц, над которыми она работает в сотрудничестве с исследователями из университета Канберры.
«У ящериц изменение пола запускается температурой, которая отключает гены на мужских половых хромосомах и зародыши развиваются как самки», — напомнила Грейвс.
«И у ящериц, и у рыб смена пола связана с одними и теми же генами, поэтому я думаю, что мы имеем дело с древней системой экологического контроля активности генов».