Wyniki najnowszych badań, w których wykorzystano wielokomórkowy glon zwany toczkiem (Volvox carteri), a także jego jednokomórkowego krewniaka, zielenicę Chlamydomonas reinhardtii, są pierwszym doświadczalnym potwierdzeniem modelu, zgodnie z którym organizmy obupłciowe pojawiły się w wyniku procesu stopniowego przechwytywania genów odpowiedzialnych za produkcję gamet męskich i żeńskich. Według kierownika grupy badawczej, Jamesa Umena, gamety organizmów jednokomórkowych, takich jak zielenice Chlamydomonas reinhardtii, są do siebie podobne. Wielokomórkowy toczek produkuje natomiast różniące się od siebie komórki męskie i żeńskie. To zjawisko można już więc nazwać dymorfizmem płciowym na najbardziej prymitywnym szczeblu rozwoju. Do tej pory jednak żaden naukowiec nie był w stanie powiedzieć, w jaki sposób doszło do takiej „płciowej” rewolucji. Dlaczego część populacji danego gatunku produkuje plemniki, a druga część – komórki jajowe?

W trakcie badań nad kodami genetycznymi toczka i zielenicy naukowcy zauważyli tak zwany punkt krzyżowania, analog chromosomu X i Y, które są odpowiedzialne za płeć. Okazało się, że punkt krzyżowania się toczka, znajdującego się na wyższym szczeblu rozwoju, był pięć razy dłuższy niż ten sam punkt u zielenic, przy czym część genów w obu punktach była jednakowa. Pytanie brzmi – skąd wzięły się te dodatkowe geny? Jak dowodzą wyniki badania, niektóre z genów są obecne również u zielenicy, lecz nie znajdują się one w punkcie krzyżowania, tylko obok niego. Wynika z tego, że organizm wielokomórkowy przejął te sąsiadujące geny podczas rozmnażania płciowego, a następnie wykorzystał je w celu zróżnicowania komórek płciowych.

Do tej pory naukowcy uważali, że chromosomy płciowe są obszarami stałej utraty genów, nie wykorzystywanych w rozmnażaniu płciowym – mówi naukowiec. W badaniu udało się jednak zauważyć obszary, w których dochodzi do przechwycenia nowego materiału genetycznego w celu wykorzystania go podczas rozmnażania płciowego.

Rozszerzenie punktu krzyżowania sie u toczka jest konsekwencją naturalnych procesów mutacji, a będący jej skutkiem rozwój plemników i komórek jajowych jest wielką ewolucyjną zaletą, umożliwia bowiem specjalizację różnych osobników w produkcji określonych rodzajów komórek płciowych.

Obecnie badacze analizują nowo przejęte geny w punkcie krzyżowania toczka, aby zrozumieć ich rolę w określaniu płci i w rozwoju płciowym. Toczek jest świetnym modelem do badań nad ewolucją dymorfizmu płciowego. Dzięki tym organizmom można prześledzić każdy etap rozwoju różnic pomiędzy płciami. Nie jest to możliwe w przypadku organizmów wyższych – roślin i zwierząt – mówi Umen. Wyniki badania zostały zamieszczone w magazynie Science.

źródło: www.salk.edu