Японские генетики обнаружили в ДНК рыб необычный ген, определяющий то, станет ли половая клетка сперматозоидом или яйцеклеткой, и поменяли его работу таким образом, что в яичниках самок рыб начали формироваться сперматозоиды, а в семенниках самцов – яйцеклетки, говорится в статье, опубликованной в журнале Science.

«Мы знали, что гаметы могут превращаться и в сперматозоиды, и в яйцеклетки, но никто и не предполагал, что эти клетки в организме позвоночных животных обладают особым геном-»переключателем«, который определяет их судьбу – стать сперматозоидом или яйцеклеткой. Полученные нами результаты показывают, что клетка способна самостоятельно пройти весь этот путь. Это очень важное и неожиданное открытие», — заявил Минору Танака (Minoru Tanaka) из Института общей биологии Японии в городе Оказаки (Япония).

Танака и его коллеги совершили это необычное открытие, наблюдая за развитием половых клеток в семенниках и яичниках рисовой рыбки-оризии (Oryzias latipes).

Во время созревания сперматозоидов и яйцеклеток ученые следили за изменениями в уровне активности разных генов, пытаясь найти различия между будущими мужскими и женскими половыми клетками.

Внимание ученых привлек ген foxl3 — «архивная копия» гена foxl2, который отвечает за рост икринок и поддержание их существования в организме будущей матери. Роль и время работы foxl3 мало интересовали биологов до настоящего времени, и оставались неизвестными.

Как выяснили авторы статьи,

foxl3 является своеобразным половым «переключателем», активное положение которого означает, что гамета превратится в яйцеклетку и затем – в икринку, а выключенное – в сперматозоид.

Для проверки этого предположения японские биологи пошли на необычный эксперимент – они повредили этот ген в зародышах самок рисовой рыбки, и принудительно «включили» foxl3 в половых клетках будущих самцов.

Данный прием привел к удивительным результатам — когда оризии родились, в семенниках особей сильного пола начали формироваться яйцеклетки, а в яичниках самок – самые настоящие сперматозоиды. Когда половые клетки выросли, ученые извлекли их из тела рыб и проверили, могут ли они дать жизнь новому поколению рыб.

Как оказалось,

подобные гаметы были вполне жизнеспособными – «женские» сперматозоиды успешно проникли в яйцеклетки самок из контрольной группы и те дали здоровое потомство, а «мужские» яйцеклетки оплодотворились и превратились в зародыши.

Что это означает?

• Во-первых, существование данного «переключателя» может объяснять то, почему некоторые виды змей и рыбы-пилы обладают способностью к самооплодотворению. В пользу этого говорит то, что в утробе самок оризий, несмотря на повреждение foxl3, присутствовало несколько яйцеклеток, которые к концу эксперимента оказались оплодотворенными.
• Во-вторых, ген foxl3 или его аналоги в ДНК сухопутных животных можно использовать для природоохранных целей и спасения вымирающих видов. Сегодня биологи предлагают спасать вымирающие виды путем выращивания их яйцеклеток и сперматозоидов из культур стволовых клеток, что может привнести массу мутаций в зародыши и вызвать другие непредсказуемые последствия. Манипуляции геном foxl3 могут снизить этот риск.