Война полов, или Сложная секс-жизнь ос
Я тут взялся читать одну очень классную научно-популярную книжку (рецензия будет когда дочитаю) и она меня навела на совершенно потрясающую историю о том, как паразиты могут определять пол потомства своих хозяев.
Речь пойдет об осах, поэтому сначала надо быстренько объяснить о том, как у них определяется пол, что само по себе довольно интересно. У них нет X и Y хромосом для различия полов. Вместо этого, у них правило такое: двойной набор хромосом - самка, одинарный набор хромосом - самец. Самка откладывает яйца, как положено, с одинарным набором хромосом. Если самец до них не доберется и не оплодотворит их, то на свет появятся только самцы. Если самец оплодотворит яйца, то есть добавит свой набор хромосом к их набору, то получаются самки.
Многие виды ос несут в себе паразитическую бактерию, называемую Wolbachia. Бактерия эта живет внутри клетки, в цитоплазме, а передается от матери к дочери через цитоплазм яйца. Она и сыновьям передается, но сыновья для нее - тупиковые ветви, потому что они производят сперматозоиды, в которых цитоплазма практически нет и в итоге Wolbachia умирает вместе с самцом. Эта бактерия наловчилась следующему - когда инфицированная самка производит яйца, то Wolbachia так влияет на этот процесс, что яйца остаются с двойным набором хромосом (а не с одинарным, как обычно). Так что даже без всякого оплодотворения из этих яиц появятся самки (и род Wolbachia продолжится). Я не совсем понял, что именно случается если яйца все-таки будут оплодотворены самцом (и тогда в них окажется три набора хромосом), но понял, что в итоге все равно получаются самки. В результате, Wolbachia распространяется по всей популяции, самцы перестают появляться абсолютно, а самки размножаются без всякого секса, партеногенезом. Партеногенезом, вызванным их паразитом. Большинство популяций осп, в которых была найдена Wolbachia состоят на 99%-100% из самок. Существуют редкие исключения, но о них чуть позже.
С другой стороны, в оспах существует паразит, который наоборот - ведет к тому, что в потомстве появляются сплошные самцы. Вернее, это даже не паразит, а супер-эгоистичный ген (это настоящий научный термин), расположенный на одной маленькой некузявенькой хромосомке у самцов, называемой B-хромосомой. Напомню, что обычно все потомство самцов является самками - ведь самцы доставляют второй набор хромосом в яйцо, которое уже имеет материнский набор хромосом. Однако если у самца есть B-хромосома, то все получается иначе. Сразу после оплодотворения, В-хромосома уничтожает весь генетический материал отца (кроме самой себя). В итоге в яйце оказывается один (материнский) набор хромосом плюс В-хромосома, и из такого яйца получается самец, который понесет В-хромосому дальше. Заметьте, что хотя самец служит переносчиком и распространителем В-хромосомы, однако его генетический материал обречен на гибель - В-хромосома его уничтожит после оплодотворения. Отсюда и название - супер-эгоистический ген (он не приносит абсолютно никакой пользы своему хозяину).
(Кстати, если вам интересно, нафига В-хромосома уничтожает отцовские гены, то одна из теорий утверждает что для того, чтобы была возможность распространяться от вида к виду - если самец оплодотворил яйца чужого вида, а такое бывает, то потомство от гибрида может и не развиться, а так - как будто ничего и не было, просто лишняя хромосомка появилась.)
Так вот, об исключениях из правила о том, что Wolbachia обычно полностью захватывает популяцию, в которую она попала. Ну вы уже наверно догадались - если в этой популяции есть В-хромосома, то между ними начинает идти война: Wolbachia старается всех ос сделать самками, а В-хромосома самцами. Интересно, что такое противостояние может длиться очень долго, потому что тут получается частотно-зависимый отбор. В-хромосома имеет очень высокую фитнес в популяции, в которой много Wolbachia и наоборот.
И вот в итоге мы имеем борьбу двух паразитов, в которой их хозяева-осы служат лишь полем боя. Круто, а?
Сцылко:
http://rspb.royalsocietypublishing.org/content/268/1467/617.full.pdf
Много про ос:
http://www.sciencemag.org/cgi/content/full/327/5963/260
Речь пойдет об осах, поэтому сначала надо быстренько объяснить о том, как у них определяется пол, что само по себе довольно интересно. У них нет X и Y хромосом для различия полов. Вместо этого, у них правило такое: двойной набор хромосом - самка, одинарный набор хромосом - самец. Самка откладывает яйца, как положено, с одинарным набором хромосом. Если самец до них не доберется и не оплодотворит их, то на свет появятся только самцы. Если самец оплодотворит яйца, то есть добавит свой набор хромосом к их набору, то получаются самки.
Многие виды ос несут в себе паразитическую бактерию, называемую Wolbachia. Бактерия эта живет внутри клетки, в цитоплазме, а передается от матери к дочери через цитоплазм яйца. Она и сыновьям передается, но сыновья для нее - тупиковые ветви, потому что они производят сперматозоиды, в которых цитоплазма практически нет и в итоге Wolbachia умирает вместе с самцом. Эта бактерия наловчилась следующему - когда инфицированная самка производит яйца, то Wolbachia так влияет на этот процесс, что яйца остаются с двойным набором хромосом (а не с одинарным, как обычно). Так что даже без всякого оплодотворения из этих яиц появятся самки (и род Wolbachia продолжится). Я не совсем понял, что именно случается если яйца все-таки будут оплодотворены самцом (и тогда в них окажется три набора хромосом), но понял, что в итоге все равно получаются самки. В результате, Wolbachia распространяется по всей популяции, самцы перестают появляться абсолютно, а самки размножаются без всякого секса, партеногенезом. Партеногенезом, вызванным их паразитом. Большинство популяций осп, в которых была найдена Wolbachia состоят на 99%-100% из самок. Существуют редкие исключения, но о них чуть позже.
С другой стороны, в оспах существует паразит, который наоборот - ведет к тому, что в потомстве появляются сплошные самцы. Вернее, это даже не паразит, а супер-эгоистичный ген (это настоящий научный термин), расположенный на одной маленькой некузявенькой хромосомке у самцов, называемой B-хромосомой. Напомню, что обычно все потомство самцов является самками - ведь самцы доставляют второй набор хромосом в яйцо, которое уже имеет материнский набор хромосом. Однако если у самца есть B-хромосома, то все получается иначе. Сразу после оплодотворения, В-хромосома уничтожает весь генетический материал отца (кроме самой себя). В итоге в яйце оказывается один (материнский) набор хромосом плюс В-хромосома, и из такого яйца получается самец, который понесет В-хромосому дальше. Заметьте, что хотя самец служит переносчиком и распространителем В-хромосомы, однако его генетический материал обречен на гибель - В-хромосома его уничтожит после оплодотворения. Отсюда и название - супер-эгоистический ген (он не приносит абсолютно никакой пользы своему хозяину).
(Кстати, если вам интересно, нафига В-хромосома уничтожает отцовские гены, то одна из теорий утверждает что для того, чтобы была возможность распространяться от вида к виду - если самец оплодотворил яйца чужого вида, а такое бывает, то потомство от гибрида может и не развиться, а так - как будто ничего и не было, просто лишняя хромосомка появилась.)
Так вот, об исключениях из правила о том, что Wolbachia обычно полностью захватывает популяцию, в которую она попала. Ну вы уже наверно догадались - если в этой популяции есть В-хромосома, то между ними начинает идти война: Wolbachia старается всех ос сделать самками, а В-хромосома самцами. Интересно, что такое противостояние может длиться очень долго, потому что тут получается частотно-зависимый отбор. В-хромосома имеет очень высокую фитнес в популяции, в которой много Wolbachia и наоборот.
И вот в итоге мы имеем борьбу двух паразитов, в которой их хозяева-осы служат лишь полем боя. Круто, а?
Сцылко:
http://rspb.royalsocietypublishing.org/content/268/1467/617.full.pdf
Много про ос:
http://www.sciencemag.org/cgi/content/full/327/5963/260