Бородатые агамы могут менять пол. Ученые выяснили – как
Ученые сразу из двух независимых команд почти одновременно опубликовали референсные геномы центрального бородатого дракона (Pogona vitticeps) – ящерицы, широко распространенной в центральной части восточной Австралии и популярной в качестве домашнего питомца в Европе, Азии и Северной Америке. Особенность этого вида заключается в необычном механизме определения пола: он зависит как от набора хромосом, так и от температуры, при которой развиваются яйца. Благодаря этому бородатые драконы давно служат моделью для изучения того, как именно у животных формируется пол. Теперь же, благодаря новым технологиям секвенирования, исследователям удалось выделить участок генома, связанный с половым развитием, и обнаружить ген-кандидат, определяющий мужской пол. Важность открытия усиливается тем, что обе команды пришли к этому выводу разными методами.
У бородатых драконов пол формируется под влиянием как генетики, так и внешней среды. В отличие от большинства видов, где пол жестко закреплен хромосомами, у этих ящериц он может измениться. Так, эмбрионы с мужским набором хромосом (ZZ) при инкубации в условиях высокой температуры развиваются в самок.
Как и у многих рептилий и птиц, у бородатых драконов действует система ZZ/ZW: самцы имеют две Z-хромосомы, самки – одну Z и одну W. При этом даже особи с набором ZZ могут стать самками, если воздействие температуры окажется достаточно сильным. Современные технологии секвенирования, включая ультрадлинные чтения нанопорных платформ, позволили собрать половые хромосомы "от теломера до теломера" (T2T) и точно выделить нерекомбинирующие области. Это резко сузило круг потенциальных генов, отвечающих за половое развитие. Кроме того, стало возможным напрямую сравнивать Z- и W-хромосомы, выявляя утраты генов и функциональные различия.
Первая группа ученых секвенировала самца (ZZ), используя технологию CycloneSEQ и короткие чтения DNBSEQ. Это стало первым геномом животного, опубликованным с применением нового нанопорового секвенатора. Вторая команда собрала геном самки (ZW), применив PacBio HiFi, ультрадлинные чтения ONT и Hi-C. Такое параллельное использование разных технологий впервые позволило напрямую сравнить их возможности. В результате обе группы получили высококачественные сборки генома объемом около 1,75 млрд пар оснований. Удалось собрать почти все теломеры, за исключением одного, а также обнаружить псевдоаутосомную область (PAR), где Z- и W-хромосомы все еще рекомбинируют. Первая команда выделила среди кандидатов на роль "гена пола" Amh и Amhr2 (анти-мюллеров гормон и его рецептор), а также Bmpr1a. Вторая пришла к тем же выводам, независимо определив один и тот же участок генома, связанный с половым развитием.
Исследование экспрессии показало, что Amh активно работает в мужских эмбрионах, что делает его главным кандидатом на роль определяющего пола гена. Дополнительный интерес представляет и ген Nr5a1, расположенный в PAR, так как он может регулировать работу Amh. В отличие от рыб, где Amh-подобные гены нередко становятся половыми детерминантами, у бородатых драконов автосомные копии Amh и Amhr2 остаются функциональными, а определение пола может зависеть от дозировки копий на Z-хромосоме.
Таким образом, главное достижение этих проектов – выявление Amh и Amhr2 как вероятных ключевых генов мужского полового развития у бородатого дракона. Это первый случай, когда у рептилий найден явный кандидат на роль основного "гена пола", подобного Sry у млекопитающих или Dmrt1 у птиц.