Powstanie genów płci
Paweł Szablewski | 2008-05-03
Badając powstanie płci grzybów naukowcy z Duke University Medical doszli do wniosku, iż model ten może idealnie pasować do ewolucji płci u innych organizmów. Proces wydaje się bardzo prosty, przez rozdzielenie pojedynczego genu na dwa odmienne związane z rozwojem różnej płci.
Płeć u grzybów występuje na nieco innej zasadzie niż u kręgowców. Nie posiadają one chromosomów płci takich jak X i Y u ludzi. Determinuje ją kilka loci (miejsc na chromosomie), znalezionych u niektórych grzybów wyższych. Aby doszło do rozmnażania płciowego muszą spotkać się osobniki o różnych typach loci (ang. mating-type loci).
Sekwencje tych lici nawet u blisko spokrewnionych gatunków są silnie zróżnicowane. Pozwala to prześledzić jak powstawały poszczególne zmiany - jak ewoluowały. Daje to także możliwość występowania bardzo wielu kombinacji loci, bardzo wielu płci. W niektórych przypadkach nawet kilku tysięcy.
Zespół prowadzony przez Joseph Heitman, do badań wybrał bardzo starą grupę grzybów Phycomyces. Zakładając, iż będą one posiadały najbardziej pierwotne wersje loci. W celu odnalezienia tych loci wykorzystano porównania genomu z gatunkami grzybów, u których już je poznano. W wyniku mapowania wytypowanych odcinków DNA wykryto dwie wersje genu sexM - minus i sexP - plus. Tylko spotkanie dwóch różnoimiennych loci powoduje zajście rozmnażania płciowego. Obie wersje genu kodują białko HMG bardzo podobne do ludzkiego białka SRY. Białko SRY jest determinowane przez gen na ludzkim chromosomie Y i uruchamia całą kaskadę genów odpowiedzialnych za rozwój męskich cech płciowych. Podobieństwo między białkami HMG i SRY sugeruje, że ewolucyjnie wcześniejsze grzyby mogły być prekursorem płci także u innych organizmów.
Prawdopodobnie sexM i sexP były dawniej jednym genem, które po zmianach wyewulowały na niezależne jednostki, powodując powstanie płci.
Przypuszcza się, że podobnie doszło do rozwoju ludzkich chromosomów płciowych X i Y. Zmiany zaszły u któregoś z organizmów będących praprzodkiem ludzi, około 300 milionów lat temu.
Tajemnica powstania płci z ewolucyjnego punktu widzenia do dziś pozostaje zagadką. Generowanie odmiennych osobników, niezbędnych do przenoszenia materiału genetycznego w celu przekazania go organizmom potomnym, powoduje dla gatunku dodatkowe koszty i niebezpieczeństwo ograniczenia rozmnażania w przypadku braku partnera odmiennej płci. Rozdzielenie organizmów na płcie pozwala także na ujawnianie się chorób związanych z genami recesywnymi.
Obecnie, fenomen płci, najczęściej próbuje się tłumaczyć przez korzyści jakie wynikają z zróżnicowania genetycznego, co daje większą odporność na zmienność warunków środowiskowych, choroby w tym pasożyty czy zdolność szybszego dostosowywania się do nowych sytuacji.
Nie mniej bez trudu można znaleźć organizmy, które rozmnażają się bez płci od wielu lat. Prawdziwym fenomenem są wrotki, pospolite maleńkie organizmy zamieszkujące głównie wody słodkie, także u nas. Większość z nich jest rozdzielnopłciowa. Prawdziwą furorę robi grupa bdelloidea. Odkąd je poznano (około 300 lat temu) spotyka się tylko samice. Rozmnażają się tylko partenogenetycznie i według badań molekularnych robią to od 380 milionów lat. Mimo posiadania tylko jednej płci podlegają procesom ewolucyjnym - doborowi i różnicowaniu. Rozmnażając się bezpłciowo wyewulowały na około 380 taksonów.
Bezpłciowo potrafią rozmnażać się także wyższe organizmy jak ryby. Niektóre z nich żyją tak już od 70 tysięcy lat. Cechę tę nabyły w sposób wtórny i do rozmnażania potrzebują kontaktu z samcami innych blisko spokrewnionych gatunków. Chociaż nie dochodzi wówczas do zapładniania pobudza je to do produkcji potomstwa. Większość organizmów wielokomórkowych rozmnaża się jednak na drodze płciowej.
Trudno jednoznacznie stwierdzić, co jest większym fenomenem przyrody. Występowanie organizmów rozmnażających się płciowo czy bezpłciowo.
Źródło:
- sciencedaily.com, 18.03.2008r., Fungi Can Tell Us About The Origin Of Sex Chromosomes,
- dukemednews.org, 10.01.2008r., Evolution of the Sexes: What a Fungus Can Tell Us,