Существует множество факторов, влияющих на определение пола. Даже у человека не всё зависит от хромосомного набора – гормональные влияния во время беременности могут существенно исказить формирование тела и мозга, характерных для мужчины или для женщины. У некоторых позвоночных, таких как крокодилы, на определение пола оказывает решающее влияние температура инкубации яйца. Дафнии, хорошо известные аквариумистам микроскопические рачки, постоянно размножаются партеногенезом и рожают только дочерей. При наступлении неблагоприятных условий в популяции появляются самцы, и рачки приступают к половому размножению. Оплодотворённые яйца могут длительно сохраняться в таких условиях, в которых погибли бы взрослые особи.

Если пол зависит от генов, то изучить процесс его определения нетрудно – достаточно выяснить, какие участки ДНК всегда присутствуют у самцов и отсутствуют у самок (или наоборот). В том случае, когда пол зависит от внешних условий, разобраться сложнее: нужно найти гены, которые присутствуют у всех особей, но работают именно у представителей конкретного пола.

Самый перспективный кандидат – это ген Doublesex, уже изученный у нематод, насекомых и позвоночных. Учёные из Японии нашли аналоги этого гена у дафний и продемонстрировали, что один из них, DapmaDsx1, необходим для превращения эмбриона в мужскую особь. Результаты работы опубликованы в журнале PLoS Genetics.

Продукт гена Doublesex (Dsx) – это транскрипционный фактор. Он регулирует активность генов, отвечающих за развитие специфических мужских или женских признаков. Это консервативный ген, его структура сходна у самых разных животных, от круглых червей до млекопитающих, хотя конкретные функции, за которые ген отвечает при формировании пола, могут отличаться. В геноме дафнии учёные обнаружили две разновидности этого гена – DapmaDsx1 и DapmaDsx2. Исследователи продемонстрировали, что оба гена интенсивно экспрессируются именно в теле будущих самцов, в частности, в зоне формирования мужских половых желез. Чтобы выяснить, какой из этих генов более важен для определения пола, учёные пробовали блокировать каждый из них. Оказалось, что подавление DapmaDsx2 не оказывает заметного эффекта, а вот при блокировании DapmaDsx1 развитие эмбриона начинает идти по женскому типу – вплоть до формирования яичников с полноценными яйцеклетками. Напротив, при введении продукта гена DapmaDsx1 в эмбрионы самок они приобретают мужские черты.

Открытие имеет большое значение для работы с дафниями. Эти рачки – не только ценный корм, но и один из важнейших лабораторных объектов в биологических исследованиях. Работа поможет получить новые данные не только о дафниях. Авторы поясняют, что изученный ими ген DapmaDsx1 – это важное связующее звено между генетическими и средовыми влияниями на формирование пола. Вероятно, именно Dsx и его аналоги играют центральную роль в преобразовании сигналов от внешней среды в конкретные программы развития эмбриона. Уже было известно, что аналог этого гена у крокодилов изменяет свою экспрессию в зависимости от температуры. Теперь, когда учёные выяснили, что роль этого гена велика у таких дальних родственников крокодила, как дафнии, следует ожидать, что его участие в определении пола под влиянием внешних условий окажется существенным и у многих других животных.

Первоисточник информации:

Yasuhiko Kato, Kaoru Kobayashi, Hajime Watanabe, Taisen Iguchi Environmental Sex Determination in the Branchiopod Crustacean Daphnia magna: Deep Conservation of a Doublesex Gene in the Sex-Determining Pathway. – PLoS Genetics 7(3): e1001345. doi:10.1371/journal.pgen.1001345.