Лягушки-гибриды преодолели репродуктивный барьер
Биологи обнаружили необычный механизм у съедобных лягушек. Эти гибридные создания научились удалять половину своего генетического материала еще на стадии головастика, прямо в предшественниках будущих яйцеклеток и сперматозоидов. Особая структура, характерная только для их зародышей, позволяет обойти эволюционное ограничение, которое обычно делает гибридные виды бесплодными.
Препятствие для гибридов
Большинство гибридов разных видов животных лишены возможности производить потомство. Причина кроется в отличиях хромосом родительских видов, их неспособности правильно рекомбинировать – обмениваться участками для формирования жизнеспособных половых клеток.
Гениальная стратегия Pelophylax esculentus
Съедобные лягушки (Pelophylax esculentus), возникшие от скрещивания прудовых (Pelophylax lessonae) и озерных (Pelophylax ridibundus), нашли остроумный выход. Они освоили стратегию целенаправленного редактирования собственного генома. Предшественники половых клеток полностью очищаются от генов одного из родительских видов. Для компенсации потерь геном второго вида удваивается.
Окружающая среда диктует выбор
В итоге гаметы лягушки содержат хромосомы исключительно одного прародителя – либо Pelophylax lessonae, либо Pelophylax ridibundus. Выбор варианта зависит напрямую от условий окружающей среды конкретного места обитания. Тайна самого процесса такого удаления долго оставалась неразгаданной.
Тайный механизм раскрыт
Прорыв удалось совершить группе исследователей. Анализируя развитие гибридных эмбрионов, ученые отслеживали изменение хромосомных наборов в клетках зародышевой линии каждую неделю. Они выявили постепенное исчезновение генетического материала одного вида при полной сохранности второго.
Роль уникальных микроядер
По мнению Дмитрия Дедух из СПбГУ, устранение специфических хромосом происходит в ходе деления клеток зародышевой линии благодаря уникальным структурам – микроядрам. Эти структуры присущи только гибридным животным; у их предковых видов – прудовой и озерной лягушек – ничего подобного не найдено.
Как работают микроядра
"При делении часть хромосом, наследованных от одного вида, отделяется и не присоединяется к веретену, образуя микроядра", – пояснил Дедух. "Эти хромосомы-"аутсайдеры", упакованные в микроядра, затем деградируют. На каждом этапе деления отсекается одна или несколько ненужных хромосом, делая процесс постепенным".
Направление будущих поисков и перспективы
Следующей целью исследователей является понимание того, как клетки точно узнают, какие хромосомы подлежат удалению, а какие сохранению. Хотя схожие принципы известны у инфузорий, у позвоночных они не описаны. Исследование этого уникального природного механизма редактирования генома открывает впечатляющие перспективы для разработки новых подходов в генной терапии и борьбы с хромосомными нарушениями вроде трисомий.
Изображение: chrinue/Фотобанк RU.123.RF
Источник: scientificrussia.ru
