Свирепые самки крота имеют мужские гормоны и гениталии. Теперь мы знаем, как это происходит.

Кроты живут под землей нелегко. В результате у них появились полезные приспособления, например, экскаваторные когти. В частности, самки выработали необычную стратегию: высокий уровень мужского гормона тестостерона.

Свирепые самки крота имеют мужские гормоны и гениталии. Теперь мы знаем, как это происходит.

Это эволюционное преимущество. Он создает более сильные мускулы для рытья и поиска пищи и агрессии, чтобы помочь матерям защитить себя и своих детенышей.

Большую часть года самки выглядят и ведут себя как самцы. У них маскулинизированные гениталии, без внешнего влагалища и увеличенного клитора. Но когда наступает брачный сезон, уровень тестостерона падает и образуется влагалище; Спаривание и рождение следуют.

Как им это удается, долгое время оставалось загадкой. Но теперь полное секвенирование генома самки выявило генетические изменения, лежащие в основе этого странного цикла у самок кротов, посредством которого развиваются репродуктивные органы (гонады) и производятся гормоны.

Развитие мужчин у людей и других млекопитающих определяется хромосомами (структурами внутри клеток живых существ, содержащими гены). У женщин есть две копии Х-хромосомы. У мужчин одна Х-хромосома и мужская Y-хромосома.

У эмбрионов XY ген под названием SRY на Y-хромосоме вмешивается в сеть из еще 60 генов. SRY включает гены семенников и выключает гены яичников, чтобы преобразовать гребень клеток в семенник.

В яичках один тип клеток специализируется на производстве спермы, а другой (клетки Лейдига) производит мужские гормоны, включая тестостерон.

Тестостерон отвечает за наиболее заметные половые различия у мужчин, такие как большие тела, большая мышечная масса, мужские гениталии и большая агрессия. У эмбрионов XX альтернативный путь образует яичник, который выкачивает эстроген.

Таким образом, у млекопитающих разные генетические пути приводят к тому, что один и тот же участок эмбриональной ткани становится яичником или семенником. Как правило, промежуточных вариантов нет.

В 1993 году было обнаружено, что в основе «интерсексуального развития» женских особей лежат половые железы, содержащие как ткань яичников, так и ткань яичек.

Как и у других самцов млекопитающих, у самцов кротов есть Y-хромосома, несущая ген SRY, который управляет образованием семенников.

Как и у других млекопитающих, у самок крота отсутствует Y-хромосома. Любопытно, однако, что вместо развития яичников у них развиваются «яйцеклетки» с тканью яичника на одном конце и тканью яичек на другом.

Ткань яичника производит яйца и увеличивается в размерах во время размножения, а затем регрессирует. Ткань яичек наполнена клетками Лейдига, которые производят тестостерон (но не сперматозоиды). Вне сезона размножения он расширяется, пока не станет больше конца яичника.

Это объясняет, почему женские особи имеют мужские гениталии, мускулистые и агрессивные. Но как формируется участок яичка у самок крота, если у них нет гена SRY, запускающего этот процесс?

Чтобы найти генетические изменения, которые могут позволить этому произойти, глобальный консорциум ученых секвенировал весь геном крота.

Они не обнаружили различий между кротами и другими млекопитающими в белковых продуктах 60 с лишним генов, участвующих в определении пола. Однако они обнаружили мутации, которые изменили регуляцию двух из этих генов у самок.

Одно различие было обнаружено в последовательностях ДНК гена, жизненно важного для развития семенников: FGF9. У всех млекопитающих этот ген включает рост семенников у эмбрионов XY и подавляет гены, определяющие развитие яичников.

У самок других млекопитающих ген FGF9 выключен в отсутствие SRY, но у самок он остается включенным.

Секвенирование генома показало, почему: большой участок ДНК прямо перед FGF9 перевернут в молях. Эта инверсия удаляет обычные контрольные последовательности из гена, позволяя ему дольше сохраняться у XX эмбрионов.

Другой ген, на который воздействуют женские особи, — это CYP17A1, который кодирует фермент, который играет ключевую роль в производстве андрогенов (мужских гормонов). У самок этот ген и его окружение имеют две дополнительные копии, что увеличивает выработку тестостерона.

Чтобы показать, что эти геномные изменения действительно ответственны за маскулинизацию у самок, исследователи ввели их мышам, что привело к изменению пола и повышению уровня тестостерона.

Важно отметить, что эти эволюционные изменения связаны с регуляцией активности генов, а не с регуляцией белковых продуктов, что может нарушить другие нормальные функции.

Поскольку млекопитающие, включая человека, развиваются как самцы, так и самки, мы привыкли рассматривать развитие семенников или яичников у эмбриона как строгие альтернативы, в зависимости от включения / выключения (наличие или отсутствие Y-хромосомы и гена SRY). ).

Но теперь мы знаем, что существует сложная генная сеть, полная сдержек и противовесов, которая является основой для альтернативных путей полового развития.

Есть много исследований человеческих младенцев, рожденных с мутациями в одном из этих генов. Это указывает на более сложную картину проводки «переключателя», ответственного за вариации в половом развитии человека.

Есть свирепые самки и у других видов млекопитающих. Пятнистые гиены женского пола больше и доминируют над самцами, и у них гениталии похожи на мужские.