До сих пор неясно, как именно определяется пол пчелы. Исследовательская группа из Университета Генриха Гейне в Дюссельдорфе (HHU), состоящая из биологов и химиков, теперь определила ключевой ген и связанный с ним молекулярный механизм, чем этот процесс похож на игру в две кости.
Пол живого существа оказывает существенное влияние на его форму, функции и поведение. Биологический пол организма обычно определяется в начале его жизни. У человека, например, наличие определяющей пол «Y-хромосомы» решает, родится ли мужчина.
Силезский священник Иоганн Дзерзон еще в 1845 году исследовал механизмы определения пола медоносных пчел (Apis mellifera). Среди прочего он открыл бесполое размножение пчел-самцов – «трутней».
Определение пола у пчел
В отличие от человека, у пчел нет только одной хромосомы, определяющей пол. Исследовательская группа, возглавляемая профессором доктором Мартином Бейем из Института эволюционной генетики HHU, теперь установила, что пол определяется одним геном, называемым «Csd» (дополнительный определитель пола), с помощью специального механизма.
Этот ген может иметь более 100 вариаций, так называемых аллелей. В других случаях, напр. у цветов цвет лепестков могут определять различные аллели гена.
В случае полового оплодотворения простые наборы хромосом яйцеклетки и сперматозоида объединяются, образуя двойной – диплоидный – хромосомный набор. Соответственно, у каждой пчелы, оплодотворенной половым путем, теперь присутствуют два варианта гена Csd.
Следующий вывод исследователей пчел из Дюссельдорфа: там, где два аллеля гена Csd различны, развивается пчелиная самка. Напротив, если аллели гена одинаковы на обеих хромосомах, развивается пчела-самец. Однако, поскольку пчелы хотят предотвратить это, чтобы избежать инбридинга, рабочие пчелы не выращивают эти яйца.
Молекулярный механизм определения пола
Оставался вопрос, как определение пола происходит на молекулярном уровне. Ведущий автор доктор Марианна Отте: «Здесь необходимо знать, что каждый отдельный аллель гена Csd производит другой вариант связанного с ним белка Csd, каждый из которых незначительно отличается. Нам удалось продемонстрировать, что только разные белки Csd могут связываться друг с другом и, таким образом, активировать молекулярный переключатель, который определяет «самку пчелы». Напротив, если белки одинаковы, они связываются по-разному, и переключатель не активируется. В этом случае пчела-самец разовьется, но его не вырастут».
Профессор Бей, последний автор исследования в Science Advances: «Это похоже на молекулярную игру с двумя игральными костями: однако в этом случае бросок, при котором выпадает дубль, не является выигрышным. Вместо этого бросок должен дать два разных числа, чтобы дать возможность вырастить новую пчелу – самку».
Напротив, трутни развиваются из неоплодотворенных яиц. Соответственно, эти пчелы-самцы имеют только простой набор хромосом с идентичными белками Csd. Пчелиная матка решает не добавлять сперму в яйцо во время откладки.
Заключение и будущие направления
Доктор Отте: «Мы смогли разгадать генетическую загадку, существовавшую более 100 лет, проследив ее до переключающей функции белка Csd». Профессор Бей комментирует дальнейшие вопросы исследования: «Механизм, который рабочие пчелы используют для определения того, содержит ли оплодотворенное яйцо два разных белка Csd и, таким образом, переключается на «женский», до сих пор неизвестен. Поскольку внутри улья темно, должна быть обонятельная подсказка».
Результаты будут использованы для продвижения мер по разведению пчел.
No comments:
Post a Comment