Ученые нашли «температурный сенсор», который определяет пол у черепах
У многих черепах пол будущего детеныша зависит вовсе не от генов, а от температуры в гнезде. Исследователи из Университета штата Айова, кажется, нашли неожиданную деталь, которая связывает тепло с этим важнейшим решением природы. Речь идет о первичных ресничках — крошечных, похожих на антенны структурах, которые есть почти на всех клетках организма. Ученые полагают, что именно они могут быть главными сенсорами, определяющими судьбу зародыша. Исследование опубликовано в журнале PLOS One.
Что определяет пол черепахи
Биологи сравнили два вида — расписных черепах (Chrysemys picta) и колючего трионикса (Apalone spinifera). У первых пол детенышей зависит только от температуры. Если вокруг яйца 26°C, вылупятся самцы, а если 31°C — самки. А у вторых пол определяется генами — у них есть половые хромосомы и температура на них никак не влияет. Ученые сопоставили две эти системы и попытались понять, как они появились у черепах в процессе эволюции.
«Мы пришли к выводу, что необходимо открыть совершенно новое направление исследований, — говорит профессор Николь Валенсуэла, эволюционный биолог. — Нам нужно детально изучить первичные реснички у черепах: как они устроены, что делают и, главное, как реагируют на температуру».
С помощью сложных компьютерных моделей исследователи создали карты связей между белками-регуляторами и генами, которые эти белки «включают» или «выключают». Объектом изучения стали эмбрионы черепах на разных стадиях развития. Из 89 ключевых белков-регуляторов 50 работали у обоих видов практически одинаково. Но оставшиеся 37 демонстрировали серьезные различия. Когда ученые присмотрелись к этим белкам внимательнее, они увидели, что все они связаны с работой первичных ресничек — неподвижных отростков, которые выступают над поверхностью клеток. Эти реснички, словно клеточные антенны, улавливают сигналы из внешней среды и передают их внутрь клетки.
Как работают реснички
Особое внимание биологов привлекли пять белков-регуляторов. Один из них, ARID3B, выполнял те же функции у обоих видов. А вот четыре других — EMX2, LHX9, LIN54 и MEOX2 — отвечали за совершенно разные процессы. Судя по всему, в ходе эволюции эти белки полностью сменили и набор подконтрольных генов, и свои задачи.
Авторы работы предполагают, что первичные реснички действуют как крошечные сенсоры, собирая извне данные о температуре и другую информацию, которая помогает направлять развитие эмбриона. Эти сигналы затем могут влиять на гены, участвующие в развитии мужских или женских половых признаков. Так, например, реснички оказались связаны с двумя сигнальными путями, которые участвуют в образовании яичников или яичек.
