Samec nebo samice? Našli jsme genetický mechanismus, který určuje vývoj pohlaví u motýlů
Vědci z Entomologického ústavu BC AV ČR ve spolupráci s University of Liverpool odhalili genetický mechanismus, který určuje, zda se jedinci motýla Bicyclus anynana stanou samcem nebo samicí. Zjistili také, že pokud se spáří jedinci se stejnou variantou genu určujícího pohlaví, embrya nepřežijí. To může mít kritické důsledky u malých populací motýlů s nízkou genetickou variabilitou, kde dochází k páření mezi příbuznými jedinci. Tento mechanismus popsali vědci u denních motýlů zcela poprvé a je překvapivé, že se podobá obdobnému mechanismu u včel medonosných. Objev byl publikován v mezinárodním odborném časopisu Science Advances.
Na snímku páření motýla Bicyclus anynana (samice vlevo, samec vpravo).
Motýl Bicyclus anynana patří do čeledi babočkovitých a je původem z afrického kontinentu. Často se používá pro výzkum v oblasti genetiky, částečně díky jeho schopnosti rychle se množit a relativně snadno se chovat v laboratorních podmínkách, zároveň už byl popsán celý jeho genom.
Jak odhalili entomologové z Biologického centra AV ČR a mezinárodní tým spolupracovníků, pohlaví tohoto motýla je řízeno různými kombinacemi variant genu Masculinizer. Jedna varianta vede k vývoji samice a dvě různé varianty vedou k vývoji samce. Avšak pokud jsou zkombinovány dvě identické varianty genu Masculinizer, motýli umírají již ve stádiu embrya. To se ale v přírodních populacích děje velmi neobvykle, protože v nich bylo zjištěno obrovské množství různých variant tohoto genu. Šance získání dvou identických variant vedoucích k embryonální smrti je mnohem vyšší u silně redukovaných populací se sníženou genetickou variabilitou způsobenou příbuzenským pářením.
V dnešní době výrazně ubývá denních motýlů, a pokud i jiné druhy mají stejný mechanismus určení pohlaví jako Bicyclus anynana, může to mít vážné důsledky pro kriticky ohrožené druhy.
Tento mechanismus určení pohlaví je prvním mechanismem odhaleným u denních motýlů a překvapivě se více podobá mechanismu u včel medonosných, patřících do jiné skupiny hmyzu, než mechanismu u bource morušového, který patří do stejného řádu. To, že se podobný mechanismus vyvinul nezávisle u motýla Bicyclus anynana a včel, z něj činí jasný příklad konvergentní evoluce.
Na obrázku: Konvergentní evoluce mechanismu určení pohlaví u motýlů a včel. Oba druhy obsahují hypervariabilní oblast (HVR) v genu, který řídí určení pohlaví.
Vývoj dvou různých pohlaví patří mezi nejvýznamnější biologické znaky, ale navzdory důležitosti nejsou u většiny druhů známy genetické mechanismy, které jej řídí. Hlavním důvodem, proč je stále známo tak málo, je to, že tyto mechanismy jsou extrémně rozmanité. Lepidoptera, což je velká skupina hmyzu zahrnující můry a motýly, má pohlavní chromosomy W a Z místo X a Y. Samice mají obvykle pár chromosomů WZ a samci mají dva chromosomy Z. Pohlaví je u některých druhů určeno chromosomem W, ale existují i druhy, u kterých samice chromosom W nemají. Tyto druhy mají mechanismy určení pohlaví, které zatím nejsou známy. Mechanismus, který jsme objevili u Bicyclus anynana, se velmi liší od mechanismu objeveného u bource morušového, Bombyx mori, který je závislý na chromosomu W.
Publikace:
Van’t Hof A.E., Whiteford S., Yung C.J., Yoshido A., Zrzavá M., de Jong M.A., Tan K.L., Zhu D, Monteiro A., Brakefield P.M., Marec F., Saccheri I.J. (2024) Zygosity-based sex determination in a butterfly drives hypervariability of Masculinizer. Science Advances 10: eadj6979. DOI:10.1126/sciadv.adj6979.
