Коричневый анол, плодовитая ящерица, обитающая на Кубе и Багамских островах и в настоящее время широко распространенная во многих тропических и субтропических регионах, дает новый ключ к пониманию того, как генетика и гормоны работают вместе, формируя развитие организмов.
Биолог-эволюционист из Университета Вирджинии Роберт Кокс использует животное в качестве модели, чтобы понять, как различаются полы, несмотря на наличие большинства одинаковых генов. В статье, опубликованной в мартовском номере журнала American Naturalist за 2017 год, он предполагает, что гормоны, такие как тестостерон, играют ключевую роль в формировании экспрессии генов способами, уникальными для каждого пола, по мере того, как организм развивается во взрослую жизнь.
«Это новая перспектива в том смысле, что большинство эволюционных исследований гормонов сосредоточено на их влиянии на фенотип или наблюдаемые характеристики организма, а не на влиянии гормонов на лежащие в основе генетические корреляции», - он сказал. «Мы решаем очень общий вопрос - как два совершенно разных организма, в данном случае мужской и женский, произошли из одного генома?»
Кокс использует коричневого анола в качестве исследовательской модели отчасти потому, что он чрезвычайно распространен в своем естественном и интродуцированном ареалах и, следовательно, дает своей исследовательской группе возможность отслеживать тысячи особей и измерять естественный и половой отбор «в действии». в диких популяциях. Популяции, которые он изучает, происходят с островов в естественном ареале коричневого анола на Багамах, а также из Флориды, куда он недавно вторгся.
Этот вид привлекателен, сказал он, потому что самцы и самки вылупляются из яиц одинакового размера, но затем идут разными путями; в течение своего годичного развития во взрослых особей самцы вырастают в три раза крупнее самок. Кокс сказал, что их исследования выявили интересное генетическое измерение этой закономерности: в то время как братья и сестры очень похожи друг на друга в раннем возрасте, это семейное сходство, или «генетическая корреляция между полами», нарушается в процессе развития.
«Это означает, что братья и сестры, которые имеют много общих генов, делают что-то другое со своими генами по мере взросления», - сказал он. Измерив экспрессию тысяч отдельных генов на разных этапах развития, Кокс и его сотрудники обнаружили, что половые различия в экспрессии генов резко возрастают с возрастом, поскольку размеры самцов и самок различаются. «Это показывает, что существует огромная гибкость в том, что можно сделать для достижения разных конечных точек с помощью одного и того же плана ДНК», - сказал он..
«Мы также обнаружили, что многие модели экспрессии генов, типичные для взрослых мужчин, могут быть вызваны введением женщинам гормона тестостерона», - сказал он.«Собирая кусочки воедино, мы предполагаем, что благодаря их широкому влиянию на экспрессию генов на протяжении всего развития такие гормоны, как тестостерон, играют ключевую роль в формировании генетической основы признаков, что, в свою очередь, будет влиять на то, как эти признаки развиваются в ответ на изменения. естественный и половой отбор».
Кокс сказал, что есть несколько возможных причин, по которым самцы вырастают намного крупнее самок. Во-первых, самцы коричневых анолисов очень территориальны, а большой размер удобен для борьбы друг с другом и для защиты самок. Во-вторых, самкам не нужны большие тела, потому что, в отличие от большинства других ящериц, они не несут больших кладок яиц. Вместо этого они производят только одно яйцо за раз каждые семь-десять дней с апреля по ноябрь. Вместо того, чтобы направлять свою энергию на рост, самки, скорее всего, направляют свою энергию на производство своих одиночных яиц как можно быстрее.
Отслеживая выживание и репродуктивный успех тысяч отдельных самцов и самок в диких популяциях, Кокс и его группа теперь работают над тем, чтобы понять, как естественный и половой отбор по-разному действуют на пол на протяжении всего развития.