Главная Новости Ученые рассказали, когда появились гены, кодирующие половое созревание

Биологи проследили эволюцию гена полового созревания

Ученые из Школы биологических и поведенческих наук при Лондонском университете Королеві Марии описали эволюционную историю гормона, контролирующего половое созревание у людей. Соответствуюшее исследование опубликовано в журнале BMC Biology, пишет Альтернативная наука.

В период полового созревания в нашем организме происходят изменения, в результате которых тело ребенка превращается во взрослое тело, способное к половому размножению.

Однако у некоторых людей начало полового созревания задерживается, и генетический анализ этого состояния позволил понять гормональные механизмы, контролирующие размножение.

В частности, в 2003 году было обнаружено, что начало полового созревания запускается выбросом в мозг гормона, известного как кисспептин; он связывается со своим белком-рецептором.

Но когда кисспептин и его рецептор возникли в эволюционной истории Земли?

Для решения этого вопроса были проанализированы геномы различных видов беспозвоночных животных на предмет поиска генов, кодирующих белки и родственные человеческому рецептору кисспептина.

В результате было обнаружено наличие схожих генов у нескольких видов беспозвоночных, включая моллюсков (например, улиток), аннелид (дождевых червей) и иглокожих (морских звезд).

Исследователи пришли к выводу, что кисспептин и его рецептор должны были возникнуть не менее полумиллиарда лет назад у общего предка - Bilateria - животных, демонстрирующих двустороннюю симметрию в течение жизненного цикла, к которым относится большинство животных на Земле.

Морские звезды обладают уникальными генами, регулирующими половое созревание

Более того, ученіе обнаружили, что в отличие от человека, у которого есть только один ген рецептора кисспептина, морские звезды имеют множество генов, кодирующих кисспептин и его аналоги, в то время как у насекомых их нет из-за потери генов в ходе эволюционной истории.

Для дальнейшего изучения функционального значения появления расширенного семейства генов, кодирующих рецепторы кисспептина у морских звезд, в качестве экспериментальной модели был выбран распространенный европейский вид Asterias rubens.

Примечательно, что этот вид имеет одиннадцать генов, кодирующих белки, родственные человеческому рецептору кисспептина, и четыре гена, кодирующих девятнадцать кисспептиноподобных молекул, связанніх с одним или несколькими активніми биомолекулами.

 

Доктор Найели Эскудеро Кастелан, участвовавшая в исследовании в рамках своей докторской диссертации, объяснила, как проводилась эта часть исследования:

"Гены, кодирующие рецепторы типа кисспептина, были клонированы таким образом, чтобы их можно было экспрессировать в клетках, которые производят свет, когда молекула связывается с одним из рецепторов и активирует его. Таким образом, мы смогли обнаружить кисспептиноподобные молекулы, действующие как лиганды для шести из одиннадцати кисспептиновых рецепторов морской звезды".

Удивительное открытие такой сложной химической сигнальной системы позволило по-новому взглянуть на эволюционную историю кисспептина.

Результаты исследования показывают, что у общего предка было как минимум два типа кисспептинов, но один был утрачен в роду позвоночных, включающим человека.

Более того, морские звезды и им подобные обладают уникальными молекулами, SALMFamides, открытыми задолго до обнаружения гормона полового созревания.

 

Морис Элфик, профессор физиологии животных и ведущий автор исследования, утверждает:

"Я обнаружил SALMFamides у морских звезд, когда был аспирантом Лондонского университета в 1980-х годах, поэтому для меня особенно приятно, что много лет спустя мы нашли рецепторы, с которыми связываются эти молекулы, и обнаружили их связь с гормоном полового созревания".

Каковы же функции молекул типа кисспептина у морских звезд?

Текущие исследования посвящены этому вопросу. Биологи пытаются выяснить, есть ли доказательства эволюционно древней роли кисспептинов как регуляторов полового размножения.

Однако уже ясно, что SALMFamides регулируют необычное внеротовое пищевое поведение, вызывая выворачивание их желудка изо рта.

Таким образом, зоологические исследования меняют наш взгляд на гормон полового созревания у человека, раскрывая его сложную эволюционную историю и создавая новые представления о его функциях и взаимоотношениях с молекулами, обнаруженными у других животных.