Вюрцбургские ученые обнаружили у одного из видов рыб ген, запускающий половое созревание. Люди также несут этот ген в своем геноме. Там он до сих пор был связан с регуляцией аппетита и массы тела.
Взрослые самцы меченосца Xiphophorus демонстрируют удивительные различия: одни большие и тяжелые, а другие маленькие и легкие. И в то время как большие защищают свою территорию и ухаживают за самками изощренным брачным актом, маленькие передвигаются, подкрадываются к репродуктивным самкам и насилуют их. У них действительно нет другого выбора, так как самки явно предпочитают крупных партнеров.
Рост прекращается в начале полового созревания
С эволюционной точки зрения может показаться удивительным, что маленькие самцы до сих пор размножаются, несмотря на то, что потенциальные партнеры отвергают их. Причина этого кроется в другом: размер самца меченосца зависит от того, когда он достигнет половой зрелости. Потому что с наступлением полового созревания рост прекращается. Так что чем позже самец становится половозрелым, тем крупнее он в итоге. Но это означает: у маленьких самцов больше времени, чтобы произвести на свет потомство.
Поиск ответственного гена
Группа под руководством биохимика профессора Манфреда Шартля из Биоцентра и Фармакологического института Вюрцбургского университета исследовала, почему самцы меченосцев выглядят и ведут себя так по-разному, но не с эволюционной точки зрения. Исследователь давно занимается меченосцами - с молекулярно-биологической точки зрения.
В поисках триггера того, что биологи называют «полиморфизмом», команда из Вюрцбурга нашла золото: они обнаружили ответственный ген в половых хромосомах. Ген регулирует, когда самец меченосца достигает половой зрелости.
«Этот ген находится как в X-, так и в Y-хромосомах в разных формах», - говорит Шартл. Генетический материал Y-хромосомы имеет решающее значение для различий самцов меченосцев. По-видимому, к женщинам применяются другие правила. Они продолжают расти на протяжении всей своей жизни.
Многие экземпляры задерживают половое созревание
Проще говоря, по мнению ученых, существует два варианта гена на Y-хромосоме, которые есть только у мужчин. Они отвечают за разные характеристики самцов рыбок, а точнее за частоту, с которой их копии выстраиваются в ряд на хромосоме. В то время как один тип генов производит вещества-мессенджеры, которые запускают процессы в других частях тела, которые заканчиваются половой зрелостью, другой тип оказывается довольно неактивным.
«Мы подозреваем, что эти неактивные аллели задерживают начало полового созревания, ослабляя сигнал от активных аллелей», - говорит Шартл. Чем больше их копий, тем больше времени требуется веществам-мессенджерам активных генов, чтобы достичь определенного порога и запустить процесс.
Это открытие имеет особое значение для ученых по одной причине: «Впервые мы обнаружили ген, ответственный за полиморфизм внутри вида», - говорит Шартл. Что в данном случае означает: один и тот же ген контролирует разный внешний вид и поведение рыбы-меченосца.
Роль гена у человека
Ген интересен и по другой причине: люди также несут его в своем геноме. У него, как и у млекопитающих вообще, ген читается в области гипоталамуса. Там он вмешивается в цепи управления энергетическим балансом - влияет на аппетит, потребление пищи и, в конечном счете, на массу тела. Открытие Шартла теперь вызывает подозрение, что этот ген также может играть роль в начале или развитии полового созревания у людей.
Молекулярно-биологическая связь между половым созреванием, аппетитом и массой тела не является маловероятной. Ведь известно, что девочки, страдающие анорексией, поздно достигают половой зрелости или у них снова прекращаются менструации. «Таким образом, есть некоторые доказательства того, что между этими системами существует биохимическая связь», - говорит Шартль.
Нет прямой связи с анорексией
Вывод о том, что причиной анорексии является генетический дефект, согласно Шартлу, недопустим. «Конечно, анорексия вызвана не одним геном; как правило, оно вызывается психологическими факторами». приводят к тем же проблемам.
Как получилось, что Шартля заинтересовал именно этот ген? Не случайно. Обычно он работает с меченосцами, потому что они хороши для исследования молекулярно-биологических механизмов, ответственных за развитие рака кожи. Ген, который играет центральную роль в этом, расположен рядом с тем, который сейчас открыт.