Президентская программа
исследовательских проектов

Съедобные лягушки манипулируют своими генами уже на стадии головастиков

08.06.2020 | ТАСС
Съедобная лягушка Pelophylax esculentus. Источник: godi photo/Shutterstock/FOTODOM

Биологи выяснили, что съедобные лягушки – гибрид прудовой и озерной лягушек – избавляются от половины своих генов в предшественниках половых клеток еще будучи головастиками. Они делают это с помощью особых структур, которые есть только у зародышей. Таким образом съедобные лягушки обходят механизм, который не позволяет подавляющему большинству гибридных видов успешно размножаться, пишет пресс-служба Российского научного фонда (РНФ) со ссылкой на статью в научном журнале Scientific Reports.

Как правило, гибриды разных видов не могут размножаться. Примером этому может послужить мул – результат скрещивания осла и кобылы. Дело в том, что даже у близких видов хромосомы отличаются друг от друга, и из-за этого не могут участвовать в рекомбинации – обмене своими участками, который нужен для того, чтобы образовались половые клетки.

Однако съедобные лягушки (Pelophylax esculentus) – гибрид прудовой (Pelophylax lessonae) и озерной (Pelophylax ridibundus) лягушек – смогли решить эту проблему. Ученые из России и Польши выяснили, что эти животные "научились" манипулировать своим геномом. Лягушки полностью удаляют из клеток-предшественников яйцеклеток и сперматозоидов гены одного из видов. Чтобы восстановить необходимое количество хромосом, животное удваивает количество хромосом второго родительского вида.

В результате в половых клетках съедобных лягушек остаются гены либо прудовой, либо озерной лягушки. Какие именно гены нужно оставить, животное выбирает исходя из места обитания. Однако как именно лягушки удаляют этот генетический материал, ученые не знали.

Естественное редактирование генома

В своей новой работе та же группа ученых выяснили это. Биологи ледили за развитием гибридной лягушки из искусственно оплодотворенных икринок, еженедельно анализируя хромосомный набор предшественников половых клеток. Оказалось, что на каждой стадии развития в ядрах клеток зародышевой линии оставалось все меньше генетического материала одного из видов, тогда как второй геном сохранялся полностью.

Скорее всего, "утилизация" хромосом происходит во время деления зародышевых клеток, считает один из авторов статьи Дмитрий Дедух. Это происходило благодаря особым структурам – микроядрам. Они есть только в клетках гибридных животных, ни у прудовых, ни у озерных лягушек ученые их не нашли.


Микроядра, формирующиеся в зародышевых клетках гибридных лягушек (а) и их трехмерная реконструкция (б). Постепенное удаление хромосом озерной лягушки посредством включения их в микроядра (отмечены стрелкой). Хромосомы озерной и прудовой лягушки имеют различные последовательности ДНК, которые идентифицировали у озерной лягушки (красные точки) с помощью флуоресцентной гибридизации. Источник: Дмитрий Дедух

"Хромосомы располагаются в центре клетки, чтобы прикрепиться к веретену деления, которое распределяет их между двумя дочерними клетками. Но часть хромосом, принадлежащая одному из родительских видов, "отстает". Отдельные хромосомы не способны прикрепиться к веретену деления и формируют микроядра, которые в дальнейшем деградируют.  Во время каждого деления исключается одна или несколько хромосом, и таким образом процесс происходит постепенно", – объяснил ученый.


Одни из авторов статьи Дмитрий Дедух (слева) и Сергей Рюмин (справа). Источник: Дмитрий Дедух

В будущем ученые планируют выяснить, как именно происходит распознавание хромосом, которые надо удалить или, наоборот, оставить в клетке. Подобные механизмы ученые уже исследовали у одноклеточных организмов – инфузорий, однако у позвоночных они неизвестны.

Один из авторов статьи Алла Красикова. Источник: Дмитрий Дедух

В пресс-службе добавили, что результаты работы могут помочь в разработке новых методов редактирования генома, а также при лечении трисомий – врожденных генетических мутаций, при которых у человека оказывается лишняя хромосома, например, при синдроме Дауна.

Недавние новости

Возврат к списку