Биологи выяснили, как инфузории разных «полов» отличают друг друга

ТАСС, 19 февраля. Ученые выяснили, с помощью каких молекулярных механизмов инфузории определяют «пол» друг друга и избегают спаривания с клетками того же типа. Это поможет лучше понять историю эволюции полового размножения, пишет пресс-службаСанкт-Петербургского государственного университета со ссылкой на статью в журнале Genome Biology and Evolution.

Некоторые виды инфузорий — одноклеточных простейших организмов — могут обмениваться генетическим материалом. При этом они используют нечто похожее на систему полов, которая существует у более продвинутых организмов, способных к половому размножению. У инфузорий нет видимых отличительных признаков, однако они могут отличать клетки разных «полов».

«В эволюции инфузорий из рода Paramecium может закрепиться любая схема поддержания разнополости — как с участием разных генов, так и предполагающая разные перестройки внутри одних и тех же генов. Это говорит о том, насколько половой процесс важен даже для одноклеточных организмов», — рассказал один из авторов исследования, профессор Санкт-Петербургского государственного университета Алексей Потехин.

Согласно наиболее распространенной гипотезе, половое размножение появилось благодаря паразитам и вирусам, которые эволюционировали быстрее их бесполых жертв. Недавно ученые нашли первые свидетельства в пользу этого предположения: они обнаружили, что рачки-дафнии, которые отказались от полового размножения, быстро потеряли стойкость к болезням и паразитам.

В ходе нового исследования Потехин и его коллеги сделали большой шаг к пониманию истории появления полового размножения. Они изучали инфузорий из рода Paramecium, которые выработали сложную систему обмена генетическим материалом. Из-за этого многие виды этих простейших, такие как Paramecium aurelia, на самом деле представляют собой конгломерат из нескольких подвидов или видов инфузорий, для которых характерны разные системы определения полов, многие из которых не совместимы друг с другом.

Изучая белки, которые находятся на поверхности ресничек инфузорий и участвуют во взаимодействиях с окружающей средой, авторы статьи выяснили, что за работу всех систем определения пола у разных видов инфузорий отвечают всего три гена — mtA, mtB и mtC.

Оказалось, что у инфузорий, которые относятся к условному «четному» полу, в этих ресничках был белок mtA, который отвечал за распознавание другого типа клеток, которые принадлежали к «нечетному» полу. У этих одноклеточных, в свою очередь, белка mtA не было. Благодаря этому «четные» инфузории могут отличать их от представителей своего пола.

Проанализировав характер работы этих генов и системы определения митохондрий у пяти разных видов инфузорий, биологи с удивлением обнаружили, что эти простейшие выработали как минимум два разных подхода к управлению работой mtA и всей системы определения пола потомства в целом.

В частности, часть инфузорий «наследовала» свой пол от родителя благодаря особой системы починки ДНК, которая удаляла mtA из нового генома клетки. У других пол определялся тем, присутствовали ли определенные мутации в тех участках хромосомы, где находится mtA. В результате клетка переставала или начинала считывать этот ген.

Ученые надеются, что дальнейшее изучение этих механизмов поможет узнать историю появления полового размножения.