У многих животных пол определяется половыми хромосомами. Например, у человека Y-хромосома запускает мужское развитие.
Однако сотни тысяч насекомых, таких как муравьи, осы и пчелы, имеют принципиально другую систему определения пола, называемую гаплодиплоидией. У гаплодиплоидных организмов пол обычно определяется с помощью механизма, называемого «дополнительным определением пола».
Самки диплоидны, что означает, что у них есть две дополнительные версии генов, определяющих пол, один набор унаследован от матери, а другой — от отца. С другой стороны, самцы гаплоидны, поскольку имеют одну версию этих генов.Иная ситуация возникает с инбридингом. Гены, определяющие пол, существуют в нескольких различных вариантах, но близкие члены семьи, вероятно, имеют одни и те же варианты.
Когда муравьи рождаются с двумя наборами генов, определяющих пол, они становятся бесплодными диплоидными самцами, даже если они должны развиваться как самки. Создание стерильных самцов является недостатком механизма гаплодиплоидного воспроизводства, особенно потому, что в мире муравьев самцы не работают, и их основная функция — воспроизводить потомство. Ученые OIST хотят понять, какие гены участвуют в механизмах дополнительного определения пола. До сих пор они были изучены только на медоносных пчелах, но их было трудно разгадать для муравьев и связанных с ними насекомых.
Команда OIST нашла часть ответа у муравья, который живет в Японии, по имени Vollenhovia emeryi. Проведя генетические скрещивания между братьями и сестрами, ученые OIST смогли вызвать образование бесплодных самцов и увидеть, какие участки генома были связаны с этим явлением. Они заметили, что 25% потомства, полученного в результате инбридинга, бесплодны, и обнаружили, что это связано с наличием двух отдельных областей определения пола в ДНК Vollenhovia emeryi.
Первому региону более 100 миллионов лет, и он содержит два гена, которые также участвуют в определении пола медоносной пчелы. Вторая локация является новой для науки, и ее функция остается неизвестной.
«Считается, что системы определения пола быстро развиваются, но эти данные свидетельствуют о том, что элементы системы определения пола, используемые пчелами и муравьями, на самом деле восходят к временам динозавров. Эти результаты также показывают, что еще многое предстоит узнать о молекулярном разнообразие механизмов определения пола », — поясняет профессор Михеев.