מחקר מגלה דרכים רבות עוצמה "הגן הראשי" מסדיר הבדלים פיזיים בין המינים

יום עיון: אני מחליט(ה) אנלוגי(ת) בעולם דיגיטלי (סער וילף) 22/1/2018 (יולי 2019).

Anonim

הבדלים פיזיים בין זכרים ונקבות במין שכיחים, אך עדיין נותר הרבה ללמוד על המנגנונים הגנטיים שמאחורי ההבדלים הללו.

מחקר חדש של מדענים מאוניברסיטת אינדיאנה מגלה ש"גן האב "המסדיר את ההבדלים האלה משחק תפקיד מורכב בהתאמת התכונה הפיזית הנכונה למין הנכון. המחקר, שפורסם ב -27 בפברואר בכתב העת Nature Communications, חושף פרטים חדשים על התנהגות הגן הנקרא "doublelesex" או dsx.

"אנחנו רוצים לדעת יותר על הגן הזה, כי זה עוזר לנו לענות על שאלה מרכזית על התפתחות ואבולוציה: איך בעלי חיים עם גנומים דומים - כמו זכרים ונקבות מאותו המין - מייצרים גרסאות שונות של אותה תכונה? כמה תכונות, כמו תכונות נוי שמשכו בני זוג, משתנות כל כך, בעוד שאחרים, כמו רגליים, לא? " אמרה קריס לדון-רטיג, חוקרת פוסט-דוקטורטנית במכללת בלומינגטון באוניברסיטה ובמדעים בביולוגיה, שהובילה את המחקר.

המחקר הוא משמעותי כי זה הראשון להסתכל על ההשפעה של dsx על פני הגנום כולו. היא מגלה שהגן אינו פשוט "מתג" שמבטל תכונות גבריות מסוימות אצל נקבות, כפי שחשבו בעבר. במקום זאת, הוא משחק תפקיד מורכב ביותר בשליטה על הביטוי של הבדלים פיזיים בנקודות שונות בגנום המבוסס על מין.

המחבר של המחבר להוביל להוביל הוא אדוארדו Zattara, חוקר פוסט-דוקטורט במחלקה לביולוגיה. הסופר הבכיר הוא ארמין מוצק, פרופסור במחלקה.

בקרת הדקדוק הקפדנית ש- dsx מפעילה על תכונות זכר ונקבה אפשרית משום שהגן פועל במגוון מפתיע של דרכים, אמר לדון-רטיג. על ידי הפעלת גנים שונים אצל זכרים ונקבות, למשל, היא יכולה לקדם גרסאות זכר או נקבה של אותה תכונה, כגון אברי המין. או, על ידי הפעלת אותם גנים אצל גברים בעת ובעונה אחת מעכבת אותם אצל נקבות, זה יכול לקדם תכונות הפוכות.

"הכוח למנוע את הביטוי של תכונות זכר אצל נשים, ולהיפך, הוא תכונה קריטית", אמר מוצק. "הוא מאחסן תכונות המועלות רק לבני מין אחד מפגיעה באנשים אחרים".

לדוגמה, במינים המשמשים את החוקרים IU ללמוד dsx- חיפושית Onthophagus שור - גברים יש קרניים משוכללות כדי יריבים הקרב על הנקבות. קרניים אלה אינן מעניקות יתרון פוריות דומה לנקבות, אולם - קרניים גדולות יפריעו ליכולתן לחפור מנהרות המשמשות לקינון צאצאים.

דינמיקה דומה קיימת בציפורים. טסטוסטרון גבוה יותר מושך בני זוג נוספים בציפורים זכרים עקב תוקפנות גדולה יותר, אך מקטין את האינסטינקט האימהי אצל נקבות.

שתי הדוגמאות מדגישות את המתח שיכול להתקיים בין הברירה הטבעית, המעדיפה תכונות המקדמות הישרדות של מין, לבין בחירה מינית, המעדיפה תכונות שמושכות בני זוג. אם מינים חסרים את היכולת הזאת "חיץ" בין תכונות זכר לנקבה, זה יכול להיכחד.

כדי לבצע את המחקר, מדעני IU השוו גנים שהובעו בחיפושיות רגילות לגנים שהביעו חיפושיות שבהן dsx היה מדוכא. ההשוואה חשפה יותר מ -1, 000 נקודות על הגנום בחיפושיות רגילות, שבהן הביטוי dsx השפיע על גנים אצל גברים ויותר מ -250 נקודות, שם השפיע על ביטוי גנים אצל נקבות.

חשוב לציין, Ledón-Rettig אמר, רוב הנקודות הללו לא חפיפה. זה הצביע על כך dsx לא פשוט להפוך גנים מסוימים "על" או "כבוי" עבור רוב התכונות שנחקרו, אלא השפיעו ביטוי גנים במקומות שונים בגנום מבוסס על סקס.

"בעיקרו של דבר, dsx מנחה את הפיתוח של גרסאות זכר ונקבה של אותה תכונה על ידי השפעה על גנים שונים בכל מין, " היא אמרה.

זה היה במיוחד כאשר הם בדקו את ההשפעה של dsx על המוח, אשר מסדיר התנהגות ספציפית למין, ו גניטליה, המשמשים רבייה. אבל עבור אחת הקרניים בראש - המחקר הראה כי dsx לפעמים מטרות הגנים המדויקים בשני המינים. במצב זה, dsx מסדיר את הגנים בכיוונים מנוגדים, יוצר זכרים לגמרי קרניים ונקבות לחלוטין ללא קרניים. כאשר המדענים נכים dsx, שני המינים פיתחו קרניים בינוניות בגודל דומה.

Onthophagus שור הוא אחד מיני חרקים בודדים בהם ניתן לבצע ניתוח גנום שלם מאז הגנום שלהם כבר רצף על ידי פרויקט i5k, הידוע גם "פרויקט מנהטן של אנטומולוגיה", מאמץ בקנה מידה גדול נתמך על ידי משרד החוץ של ארה"ב חקלאות שמטרתה לתעתק את הגנום של 5, 000 חרקים ופרוות רגליים אחרות.

רצף גנטי של המינים נערך באמצעות הפרויקט באמצעות חרקים שסופקו על ידי המעבדה של Moczek ב IU, אשר חלוץ השימוש חרקים ללמוד עקרונות בסיסיים באבולוציה. Ledón-Rettig ו Zattara הם חברים במעבדה של Moczek.

"אנחנו להוטים להרחיב את העבודה שלנו על תפקיד של dsx - וגנים אחרים - כדי הבדלים מיניים על פני מינים אחרים הקשורים באופן הדוק של חיפושיות", אמר Ledón-Rettig. "חיפושיות אלה הן באמת פלטפורמה רבת עוצמה לפריצת המנגנונים הבסיסיים המונחים ביסוד גיוון אבולוציוני של תכונות מיניות על פני מינים".

menu
menu