Японские исследователи обнаружили первую водоросль с третим полом
Японские исследователи обнаружили у колониальных водорослей Pleodorina starrii три разных пола — мужской, женский и двуполый. Третий пол способен давать потомство после спаривания как с мужскими и женскими клетками, так и с двуполыми. На данный момент это единственный случай обнаружения у водорослей подобного гермафродитизма.
С — мужская колония водорослей. D — женская колония и приближающаяся к ней мужская клетка. E — женская колония с гермафродитами.
Pleodorina starrii — колониальные одноклеточные водоросли из семейства вольвоксовых (Volvocaceae). Клетки вольвоксовых объединяются в сферические колонии от нескольких сотен до нескольких тысяч клеток. Вольвоксовые не относятся к многоклеточными организмами, но внутри колоний существует характерная для многоклеточных дифференциация клеток — разделение на соматические и половые клетки. На примере Pleodorina starrii и других вольвоксовых школьникам и студентам объясняют, как могла образоваться первая многоклеточная жизнь.
Колонии водорослей размножаются вегетативным и половым способами. Вегетативный способ предусматривает создание собственных копий с тем же полом и набором генов. При половом размножении подвижные мужские клетки оплодотворяют женские крупные малоподвижные клетки, в результате чего появляются новые колонии с комбинированным генетическим материалом. При изучении образцов водорослей, собранных из озёр, японские исследователи обнаружили у Pleodorina starrii ещё и двуполые клетки. Они размножаются с мужскими, женскими и с такими же двуполыми водорослями, производя одинаково здоровое потомство.
В лабораториях Pleodorina starrii обычно размножается вегетативным способом. Пользуясь этим фактором, учёные создали несколько изолированных колоний, чтобы получить популяции с одинаковым набором генов. После они провели эксперименты по «спариванию» колоний и проанализировали гены различных поколений водорослей. Изначально авторы планировали изучить динамику распределения полов в популяциях, в итоге открыли третий пол водорослей.
Идентифицированные в предыдущих исследованиях половые клетки назвали OTOKOGI (мужские) и HIBOTAN (женские). Генетический анализ показал, что у гермафродитных клеток Pleodorina starrii присутствует «ген двуполости» и мужской ген OTOKOGI. Сами мужские клетки обладают только генами OTOKOGI, а женские — только генами HIBOTAN или, как выяснилось, HIBOTAN и «генами двуполости».
Авторы предполагают, что двуполость водоросли может активироваться только при наличии генов OTOKOGI. Но для однозначных заявлений требуются дальнейшие исследования. В будущем учёные планируют выявить механизм появления у водорослей двуполости и изучить, как он влияет на распределение полов в колониях.
На примере Pleodorina starrii японские исследователи планируют определить генетические истоки разделения полов. В 2014 году вышло исследование, в ходе которого учёные обнаружили у Volvox carteri ген MID, регулирующий пол водоросли. Такой же регулирующий ген присутствует и у водоросли Chlamydomonas reinhardtii из совершенно другого семейства. Тогда авторы предположили, что это может говорить об общем генетическом происхождении этих семейств, и что тот же регуляторный механизм мог присутствовать у предков всех многоклеточных организмов.
Ученые впервые обнаружили организм с тремя полами
14 июля 2021, 11:10 — Общественная служба новостей — ОСН Японские ученые выяснили, что зеленые водоросли Pleodorina starrii имеют три разных пола: «мужской», «женский» и третий пол — «бисексуальный». Это первый случай обнаружения водорослей трех …
Японские ученые выяснили, что зеленые водоросли Pleodorina starrii имеют три разных пола: «мужской», «женский» и третий пол — «бисексуальный». Это первый случай обнаружения водорослей трех полов, пишет Science Alert.
По словам экспертов, обычно водоросли размножаются бесполым (путем клонирования) или половым путем (с партнером) в зависимости от стадии жизненного цикла.
Отмечается, что они могут иметь как гаплоидный (одинарный), так и диплоидный (двойной) набор хромосом. Есть и гермафродитные водоросли. Они могут менять свой пол в зависимости от активных генов, указали исследователи. Наличие трех полов (включая гермафродитов) — это триоэция.
Однако, как заявили авторы работы, третий пол гаплоидных Pleodorina starrii имеет как мужские, так и женские репродуктивные клетки. Ученые считают, что это новая гаплоидная система спаривания, уникальная для водорослей.
Уточняется, что P.starrii образуют однополые вегетативные колонии из 32 или 64 клеток и имеют небольшие подвижные (мужские) и большие неподвижные (женские) половые клетки.
В публикации поясняется, что бисексуальные водоросли спариваться либо с мужскими клетками, либо с женскими, либо с другими бисексуалами, поскольку могут образовывать либо мужские, либо женские колонии.
Смешанные системы спаривания (как триоэция) могут представлять промежуточные состояния эволюционных переходов между раздельнополыми (с самцом и самкой) и однополыми (только с гермафродитами) системами спаривания у диплоидных организмов, добавляется в материале. Однако ранее не было известно о гаплоидных системах спаривания с тремя половыми фенотипами в пределах одного биологического вида.
Впервые обнаружен организм с тремя полами
Исследователи из Токийского университета и ряда других японских университетов обнаружили, что зеленые водоросли Pleodorina starrii имеют три разных пола, в том числе «мужской», «женский» и третий пол, который ученые назвали «бисексуальным». Это первый случай обнаружения водорослей трех полов, о чем сообщается в статье, опубликованной в журнале Evolution. Кратко об исследовании рассказывает издание Science Alert.
Материалы по теме
Вздулось и забурлило
Ватные капли
Как правило, водоросли способны воспроизводиться бесполым (путем клонирования) или половым путем (с партнером) в зависимости от стадии жизненного цикла. Они могут иметь как гаплоидный (одинарный), так и диплоидный (двойной) набор хромосом. Существуют также гермафродитные водоросли, которые могут менять свой пол в зависимости от активных генов. Наличие трех полов, включая гермафродитов, называется триоэцией.
Однако третий пол гаплоидных Pleodorina starrii имеет как мужские, так и женские репродуктивные клетки. Исследователи описывают это как новую гаплоидную систему спаривания, уникальную для водорослей. P.starrii образуют однополые вегетативные колонии из 32 или 64 клеток и имеют небольшие подвижные (мужские) и большие неподвижные (женские) половые клетки. Бисексуальные водоросли могут образовывать либо мужские, либо женские колонии и, следовательно, могут спариваться либо с мужскими клетками, либо с женскими, либо с другими бисексуалами.
Как пишут исследователи, смешанные системы спаривания, такие как триоэция, могут представлять промежуточные состояния эволюционных переходов между раздельнополыми (с самцом и самкой) и однополыми (только с гермафродитами) системами спаривания у диплоидных организмов. Однако о гаплоидных системах спаривания с тремя половыми фенотипами в пределах одного биологического вида ранее не сообщалось.
Ученые обнаружили организм с тремя полами
Исследователи из Токийского университета и ряда других японских университетов обнаружили, что зеленые водоросли Pleodorina starrii имеют три разных пола, в том числе «мужской», «женский» и третий пол, который ученые назвали «бисексуальным». Это первый случай обнаружения водорослей трех полов, о чем сообщается в статье, опубликованной в журнале Evolution. Кратко об исследовании рассказывает издание Science Alert, передает Vesti.Az со ссылкой на lenta.ru.
Как правило, водоросли способны воспроизводиться бесполым (путем клонирования) или половым путем (с партнером) в зависимости от стадии жизненного цикла. Они могут иметь как гаплоидный (одинарный), так и диплоидный (двойной) набор хромосом. Существуют также гермафродитные водоросли, которые могут менять свой пол в зависимости от активных генов. Наличие трех полов, включая гермафродитов, называется триоэцией.
Однако третий пол гаплоидных Pleodorina starrii имеет как мужские, так и женские репродуктивные клетки. Исследователи описывают это как новую гаплоидную систему спаривания, уникальную для водорослей. P.starrii образуют однополые вегетативные колонии из 32 или 64 клеток и имеют небольшие подвижные (мужские) и большие неподвижные (женские) половые клетки. Бисексуальные водоросли могут образовывать либо мужские, либо женские колонии и, следовательно, могут спариваться либо с мужскими клетками, либо с женскими, либо с другими бисексуалами.
Как пишут исследователи, смешанные системы спаривания, такие как триоэция, могут представлять промежуточные состояния эволюционных переходов между раздельнополыми (с самцом и самкой) и однополыми (только с гермафродитами) системами спаривания у диплоидных организмов. Однако о гаплоидных системах спаривания с тремя половыми фенотипами в пределах одного биологического вида ранее не сообщалось.
Третий пол у водорослей обнаружили японские ученые
Женские половые сфероиды и бесполый сфероид вида Volvox reticuliferus
Фото Hisayoshi Nozaki.
Студенты-исследователи собирают образцы водорослей озера Сагами на реке Сагами, 2013 год.
Фото Hisayoshi Nozaki.
Фото Hisayoshi Nozaki.
Доцент Токийского университета Хисаёси Нодзаки (Hisayoshi Nozaki) в течение 30 лет путешествовал к реке Сагами в часе езды к западу от Токио и собирал там образцы пресноводных зеленых водорослей семейства вольвоциновых.
Вольвоциновые зеленые водоросли состоят из одноклеточных и многоклеточных элементов одновременно. Поэтому они интересны биологам как модель эволюции живых существ.
Команда Хисаёси Нодзаки на примере вольвоциновых водорослей пыталась понять, как эволюционировали живые существа разных полов. Исследователи проанализировали образцы, собранные в 2007 и 2013 годах из плотинных озер вдоль реки Сагами и озера Цукуи и обнаружили вид пресноводных водорослей, которые эволюционировали из трех разных полов.
Более того, каждый из трех полов может размножаться в парах друг с другом, пишут ученые в статье, опубликованной в журнале Evolution.
На самом деле третий пол в растительном и животном мире не редкость. Так называемый третий пол обозначается термином гермафродитизм.
У организма, относящегося к гермафродитам, есть одновременно мужские и женские половые признаки и репродуктивные органы.
Естественный гермафродитизм присущ растениям, беспозвоночным животным: кораллам, медузам, червям, моллюскам, ракам, насекомым, а также рыбам. У раздельнополых животных гермафродитизм считается аномалией, хотя тоже встречается.
При естественном гермафродитизме организм способен производить и мужские, и женские половые клетки. А способностью к оплодотворению могут обладать либо оба типа половых клеток, либо только один их тип.
Природа позаботилась, чтобы гермафродиты не могли оплодотворять себя сами. Потому что при самооплодотворении набор генов организма не меняется. А выживает тот, у кого генетический набор разнообразнее. Однако многим водорослям, грибам, цветам и глистам в процессе эволюции все же удалось сохранить самооплодотворение – они учли требования эволюции.
Авторы исследования вольвоциновых водорослей утверждают, что обнаруженный ими феномен трех полов у этих организмов несколько отличается от гермафродитизма.
Среди раздельнополых организмов гермафродиты появляются из-за ошибки при копировании наследственной информации в виде цепочки ДНК. Это называют необычной экспрессией генов. У растений и животных, имеющих третий пол, гермафродиты появляются при нормальной экспрессии генов – то есть без ошибок в цепочке ДНК.
Появление третьего пола при нормальной экспрессии генов у вольвоциновых водорослей японские исследователи называют важным открытием.
Как сообщается, клетки зеленой водоросли третьего пола имеют гены и мужского, и третьего пола. Водоросли могут размножаться не только половым путем, но и почкованием.
При почковании, напомним, почкующийся организм полностью воспроизводит себя. То есть из женщины получается такая же женщина, из мужчины – копия мужчины, из третьего пола – копия третьего пола с тем же набором генов. (Что, как мы помним, не очень полезно с точки зрения выживания.) Однако при половом размножении клетки водоросли третьего пола могут производить и нормальные мужские, и нормальные женские организмы, утверждают ученые.
«Смешанные системы спаривания (trioecy) могут представлять собой промежуточные состояния эволюционных переходов между двудомными (женщина и мужчина) и однодомными (гермафродиты) системами спаривания в диплоидных организмах», – пишут ученые в своей статье.
Кстати, примером гермафродитов, которые могут производить и мужские, и женские организмы, и заодно гермафродитов, являются однодомные растения.
Их цветы опыляют сами себя. Они освоили все три вида полового размножения как раз для того, чтобы расширить набор генов своего потомства и получить преимущества при выживании.
Японские исследователи предполагают, что у зеленых водорослей ген третьего пола может быть активен только в присутствии генов мужских организмов. Чтобы разобраться в этом более подробно, необходимы дополнительные эксперименты, отмечают они.
Ранее мы сообщали, что отсутствие мужской хромосомы не мешает мышам-полёвкам производить на свет самцов, и о том, как сперматозоиды отравляют соперников, чтобы первыми добраться до яйцеклетки.
Больше новостей из мира науки вы найдёте в разделе «Наука» на медиаплатформе «Смотрим»
