Половых хромосом много не бывает
22 августа 2018
Половых хромосом много не бывает
- 2159
- 1
- 3
-
Автор
-
Редактор
У позвоночных животных очень часто ключевую роль в определении пола играют половые хромосомы. Если у низших позвоночных в определении пола также нередко участвуют факторы окружающей среды, то у птиц и млекопитающих определение пола строго хромосомное. Как правило, в кариотипе есть две половые хромосомы: X и Y у млекопитающих (самки имеют кариотип XX, самцы — XY) или Z и W у птиц (ZW у самок и ZZ у самцов). Впрочем, иногда половых хромосом в кариотипе больше двух. Абсолютным рекордсменом по этому показателю долгое время считался утконос: из 52 его хромосом в качестве половых функционируют 10. Однако недавно невзрачная южноамериканская лягушка, известная как пятипалый свистун (Leptodactylus pentadactylus), уверенно утерла ему нос: из 22 ее хромосом более половины (а именно, 12) являются половыми! Наша статья посвящена этому любопытнейшему открытию.
У многих низших позвоночных — рыб, амфибий и рептилий — как таковых половых хромосом, морфологически отличающихся от остальных хромосом (аутосом), нет. При этом у млекопитающих и птиц обязательно есть половая хромосома , утратившая значительную часть генов — Y-хромосома в случае млекопитающих и W-хромосома в случае птиц. В тех случаях, когда половые хромосомы все-таки есть, они обычно представлены одной парой: XX♀:XY♂ или ZZ♂:ZW♀. Причины, по которым у низших позвоночных нет морфологически выделяющихся (гетероморфных) половых хромосом, не совсем ясны. Существует два предположения на этот счет. Согласно одному из них, мутации в генах, участвующих в определении пола, происходят так часто, что хромосомы просто не имеют возможности начать терять их из-за необходимости все время устранять мутации в этих чрезвычайно важных генах, возвращаясь к исходному состоянию. Вторая гипотеза предполагает, что дегенерации половых хромосом препятствуют многочисленные акты рекомбинации, в ходе которых утерянные фрагменты восстанавливаются.
«Биомолекула» не раз писала о различных аспектах биологии пола. О том, что такое пол с точки зрения биологии, можно прочитать в статьях «Что такое пол?» [1] и «Мальчики налево, девочки направо... А остальные?» [2]. Влиянию условий окружающей среды на формирование пола посвящена статья «Могут ли условия жизни птиц влиять на пол потомства?» [3]. Об особенностях хроматина в ядрах гамет, а также его перестройках при образовании зиготы можно узнать из статьи «Половая жизнь хроматина» [4].
Однако в биологии нет правил без исключений. Известны примеры амфибий, имеющих несколько гетероморфных половых хромосом. Например, у лягушек Strabomantis biporcatus и Pristimantis riveroi определение пола происходит по схеме X1X1X2X2♀:X1X2Y♂. В 2016 году в Швеции была найдена популяция травяных лягушек (Rana temporaria), у которых имеется две Х-хромосомы и две Y-хромосомы. Большинство примеров наличия нескольких половых хромосом относится к млекопитающим. Например, у утконоса имеется 10 половых хромосом, из которых 5 являются Х-хромосомами и 5 — Y-хромосомами [5].
Как известно, при кроссинговере гомологичные хромосомы сцепляются друг с другом с образованием бивалентов. У человека Y-хромосома потеряла так много генов, что участков гомологии с
Именно такую структуру удалось обнаружить в сперматоцитах пятипалого свистуна с помощью флуоресцентной микроскопии (рис. 1). Она видна и на препаратах хромосом, окрашенных по Гимзе (рис. 2) [5].
О том, что такое флуоресцентная микроскопия и как она работает, можно прочитать в статье «12 методов в картинках: микроскопия» [6].
Кольцевая структура в сперматоцитах пятипалого свистуна состоит из 12 хромосом, при этом полный кариотип этой лягушки включает 22 хромосомы. Таким образом, пятипалый свистун — единственный известный на данный момент вид позвоночных, в кариотипе которого половых хромосом больше, чем аутосом. Ученые предполагают, что Y-хромосома пятипалого свистуна претерпела целых семь транслокаций, которые и привели к такому большому количеству половых хромосом. Однако причины, лежащие в основе таких значительных перестроек, неясны.
Случай пятипалого свистуна, конечно, является уникальным для амфибий и позвоночных вообще. Однако он прекрасно иллюстрирует всю сложность и многообразие генетических основ определения пола.
Литература
- Что такое пол?;
- Мальчики налево, девочки направо... А остальные?;
- Могут ли условия жизни птиц влиять на пол потомства?;
- Половая жизнь хроматина;
- T. Gazoni, C. F. B. Haddad, H. Narimatsu, D. C. Cabral-de-Mello, M. L. Lyra, P. P. Parise-Maltempi. (2018). More sex chromosomes than autosomes in the Amazonian frog Leptodactylus pentadactylus. Chromosoma. 127, 269-278;
- 12 методов в картинках: микроскопия.