Восьминоги вже мали найдавніші відомі статеві хромосоми 248 мільйонів років тому

Хромосоми головоногих молюсків, які визначають, чи будуть вони самцями або самками, існують щонайменше 248 мільйонів років – довше, ніж у будь-якого іншого знайденого нами тваринного аналога. Таке довголіття контрастує з іншими класами тварин, які змінюють статеву систему набагато частіше.

Не всі тварини використовують хромосоми для визначення статі. Деякі з них роблять це за допомогою температури, при якій інкубуються їхні яйця, що створює серйозні проблеми в умовах потепління клімату. Навіть у тих, хто використовує хромосоми, цей процес не завжди настільки стабільний, як можна було б очікувати, про що свідчить зникнення Y-хромосоми у людей.

Отже, ми не можемо з упевненістю сказати, що те, що відбувається зараз, відбувалося в минулому, але доктор Ендрю Керн з Університету штату Орегон і його колеги знайшли один приклад дивовижної стабільності. Їхні результати були опубліковані в препринті, який ще не пройшов рецензування. “Ми натрапили на, ймовірно, найстарішу статеву хромосому тварин, відому на сьогоднішній день, – розповів Керн в інтерв’ю журналу Nature News. “Визначення статі у головоногих молюсків, таких як кальмари та восьминоги, було загадкою – ми знайшли перші докази того, що гени якимось чином до цього причетні”.

Донедавна визначення статі у головоногих молюсків було загадкою; навіть не було відомо, чи використовують вони хромосоми, чи якісь фактори навколишнього середовища для визначення статі. Перший геном головоногого молюска був секвенований лише у 2015 році, до того часу це вже було зроблено для багатьох ссавців. Це був геном самця восьминога бімакулоїда, який не міг відповісти на питання статі без самки.

Про те, наскільки низьким є пріоритет морського життя, свідчить той факт, що знадобилося ще дев’ять років для того, щоб хтось зміг надати таке ж лікування самці O. bimaculoides. Тепер Керн та його колеги поділилися результатами дослідження геному самки каліфорнійського бімакулоідеса.

Самець двоплямистого восьминога має 29 пар хромосом (ні, на шість більше, ніж у людини, але це не означає, що на кожну додаткову руку припадає по одній хромосомі). Однак у самки була лише одна копія хромосоми 17, а не дві. Розширення вибірки підтвердило, що команда не випадково вибрала незвичайний екземпляр – самки O. bimaculoides мають лише одну копію хромосоми 17.

Якщо цього було недостатньо, щоб зрозуміти, що це статева хромосома восьминога, деякі білки, що кодуються генами на хромосомі 17, нагадували білки, знайдені в людській спермі та інших частинах репродуктивної системи ссавців.

У той час як у ссавців (за винятком однопрохідних) саме самки мають дві копії однієї статевої хромосоми – Х, у птахів, деяких рептилій і деяких комах все навпаки. У цих тварин самці отримують дві Z-хромосоми, а самки – Z і W.

“Це було дуже схоже на те, що ми дивилися на Z-хромосому в O. bimaculoides, – каже Керн, – але у самок не було W-хромосоми, яка б поєднувалася з нею. Така система не є безпрецедентною – щось подібне є у метеликів і метеликів, а також у деяких рослин. Генетики називають це визначенням статі ZO.

Питання, на яке хотіла відповісти команда Орегонського університету, полягало в тому, чи є це чимось специфічним для двостулкових молюсків, і якщо ні, то наскільки це поширене в класі головоногих молюсків. Вони протестували три інші види восьминогів, і в кожному з них вони також використовували ZO визначення статі. В результаті було виявлено, що три види кальмарів зробили це, що вказує на те, що це дуже давній вид, який походить щонайменше від останнього спільного предка двох ліній. Кальмари-вампіри та каракатиці не були включені, але, враховуючи час їхньої дивергенції від досліджуваних видів, цілком ймовірно, що вони використовують ту ж саму систему.

Це робить систему віком щонайменше 248 мільйонів років. З іншого боку, камерні наутилуси, які відокремилися 455 мільйонів років тому, не несуть цієї Z-хромосоми, тож вона, ймовірно, з’явилася нещодавно. Найдавніша система визначення статі, що збереглася до наших днів, була знайдена у осетрових риб. Вважається, що вона з’явилася 180 мільйонів років тому.

Можна очікувати, що визначення статі є однією з найстабільніших частин геному. Зрештою, якщо один член популяції змінюється, можливо, через мутацію, виникають очевидні проблеми з відтворенням у тих, хто використовує стару систему. Незважаючи на це, ми знаємо з відмінностей між близькоспорідненими видами, що деякі родини тварин змінюють систему досить часто. Головоногі молюски, однак, схоже, задоволені тим, що мають – або, у випадку самок, тим, чого не мають.