МОСКВА, 9 ноя - РИА Новости. Живорождение у некоторых яйцекладущих видов рыб, пресмыкающихся и земноводных животных могло возникнуть в результате небольшой мутации, а не долгого движения по эволюционной цепочке - к такому выводу пришли американские биологи, которые вывели "живородящих" мушек дрозофил при помощи пары мутаций в их геноме.
Об этом говорится в статье, опубликованной в журнале PLoS Biology.
Самки всех видов мушек-дрозофил спариваются лишь один раз за всю свою жизнь и хранят сперму самца в трех специальных органах - семяприемнике и в двух дополнительных "запасниках" - сперматеках. В этих органах содержатся сперматековые секреторные клетки (SSC), функции которых пока плохо изучены.
Группа ученых под руководством Марка Сигала (Mark Siegal) из Нью-Йоркского университета (США) изучила функции секреторных клеток, отключив два гена - Send1 и Send2, которые проявляли активность только в этих клетках мушек-дрозофил.
Биологи выяснили, что первый ген активен в секреторных клетках самок дрозофил как до спаривания, так и после него, тогда как второй включается только после появления спермы самца в "запасниках" мушки.
Затем ученые модифицировали геном обычных лабораторных дрозофил, присоединив генам Send1 и Send2 несколько фрагментов ДНК, позволяющих отключать и включать их по желанию исследователей.
В целом, отключение этих генов не привело к появлению бесплодия среди самок, что свидетельствует о наличии генов-"дублеров", выполняющих схожие функции в случае нарушения работы Send1 и Send2.
Поэтому биологи избрали другой путь - они уничтожили все сперматековые секреторные клетки еще до рождения самок. Авторы статьи использовали гены Send1 и Send2 в качестве "мишени" для белка Hid, который запускал процесс апоптоза - программируемой смерти - в тех клетках зародыша, которые должны были превратиться в сперматековые секреторные клетки взрослой особи.
Ученые поместили новую популяцию мушек в компанию самцов, чья сперма светилась зеленым светом благодаря генетическим модификациям, и изучали содержимое "запасников" самок в течение нескольких следующих недель.
Дикие мушки из контрольной группы запасали сперму во всех трех органах, тогда как сперматеки их трансгенных сестр в большинстве случаев оставались пустыми. Через час после спаривания оба "запасника" были чистыми у 8 из 17 насекомых с уничтоженными SSC-клетками, и хотя бы один из них - у 16 из 17 мушек.
Как считают авторы статьи, эти гены и связанные с ними клетки необходимы для транспортировки спермы в хранилища самок. Это подтверждается тем, что сперма в семяприемнике трансгенных мушек так и не перешла в сперматеки через семь часов после спаривания.
Через сутки после спаривания ситуация сильно меняется - сперма в самках с отключенными генами Send1 и Send2 потеряла свою подвижность и стала слипаться в "клубки" в одном из углов семяприемника, из-за чего большая его часть оставалась пустой. С другой стороны, сперматозоиды самцов не погибли и сохраняли способность к оплодотворению яйцеклеток в последующие дни.
Затем ученые проследили за тем, как отсутствие этих клеток повлияло на оплодотворение яиц и формирование кладок у трансгенных дрозофил.
Первые три дня поведение таких мушек и их родственниц из контрольной группы не отличалось, однако в последующие дни количество отложенных яиц начинало "прыгать". К примеру, в некоторые дни самки откладывали по одному-два яйца, тогда как на следующий день они производили на свет по 10 или более яиц.
Биологи препарировали несколько самок, которые откладывали минимальное количество яиц, и обнаружили, что в их яйцекладе в буквальном смысле "застряло" несколько яиц, часть из которых успела превратиться в личинок. Ученые предполагают, что такая форма "живорождения" возникла из-за того, что SSC-клетки вырабатывают серию химических сигналов, заставляющих стенки яицеклада приспособить себя для откладывания яиц.
Таким образом, живорождение у некоторых яйцекладущих животных могло появиться в результате небольшой мутации, которая отключила аналогичные гены, отвечающие за выход оплодотворенного яйца из организма матери.
