В течение 30 лет доцент Токийского университета Хисаеси Нозаки путешествовал в часе езды к западу от Токио, чтобы посетить реку Сагами и собрать образцы водорослей, чтобы понять, как эволюционировали живые существа разного пола. Благодаря новому анализу образцов, собранных в 2007 и 2013 годах из плотинных озер вдоль реки, озера Сагами и озера Цукуи, исследователи выявили вид пресноводных водорослей, которые развились у трех разных полов, и все они могут размножаться парами друг с другом.

Это явление трех полов несколько отличается от гермафродитизма. У видов, которые обычно имеют два пола, особь-гермафродит, которая может производить как мужские, так и женские половые клетки, обычно существует из-за необычной экспрессии генов. Многие растения и некоторые виды беспозвоночных имеют три пола из-за нормальной экспрессии генов, но это первый случай, когда вид водорослей или грибов был идентифицирован с тремя полами.

Три пола водорослей Pleodorina starrii-мужской, женский и третий пол, который исследователи называют бисексуальным в связи с тем фактом, что он может производить как мужские, так и женские половые клетки в одном генотипе и существует благодаря нормальной экспрессии генов вида. Эти водоросли представляют собой 32 - или 64-клеточные организмы и имеют маленькие подвижные (мужские) и большие неподвижные (женские) половые клетки.

"Кажется очень необычным найти вид с тремя полами, но в естественных условиях, я думаю, это может быть не так уж редко", - сказал Нозаки, последний автор исследовательской работы, опубликованной в журнале Evolution.

Эволюционно древние живые существа имеют половые клетки, похожие по внешнему виду и известные как плюс или минус, а не мужские или женские. Более недавно эволюционировавшие виды обычно имеют существенные различия между половыми клетками, такими как большая яйцеклетка и маленькие сперматозоиды человека.

Нозаки и его коллеги заинтересованы в плеодорине старрии, потому что она и ее близкие эволюционные родственники используют разные половые системы, поэтому они являются полезными моделями для изучения генетики эволюции пола. P. starrii был идентифицирован десятилетия назад, но не был изучен подробно.

В лаборатории исследователи могут наблюдать, как зеленые клетки P. starrii растут сферическими колониями вместе с другими особями их пола. Мужские колонии узнаваемы по прозрачным пакетам спермы, которые они выбрасывают в воду. Пакеты сперматозоидов плавают, пока не попадут в женскую колонию, затем разделяются на отдельные сперматозоиды, которые попадают в отдельные женские клетки и объединяются, чтобы произвести новое поколение.

Исследователи отделяют колонии, а затем лишают их питательных веществ, чтобы заставить их размножаться половым путем. В изоляции колонии размножаются бесполым путем, образуя клонированные колонии того же генотипа. Изолированные колонии одного пола могут быть смешаны с изолированными колониями другого пола, и соотношение полов их потомков может быть полезным ключом для исследователей, чтобы понять генетику определения пола.

В 2006 году Нозаки и другие эксперты Токийского университета первыми обнаружили специфичный для мужчин ген у P. starrii, который они назвали ОТОКОГИ, японское слово, означающее "мужественный"." В 2010 году они обнаружили группу генов, присущих только женщинам, и назвали их ХИБОТАН, или "алый пион", в честь франшизы 1960-х годов, в которой у главной героини была татуировка в виде красного цветка (緋牡丹博徒シリーズ).

После генетического анализа и дополнительных испытаний на спаривание исследователи в конечном итоге пришли к выводу, что у P. starrii есть ген "бисексуального фактора", который, вероятно, расположен в хромосоме, отдельной от половых генов ОТОКОГИ и ХИБОТАНА. Клетки генетически бисексуального P. starrii обладают как генами ОТОКОГИ, так и генами бисексуального фактора, но они могут производить нормальные мужские или женские колонии, когда они размножаются половым путем с другими колониями P. starrii.

Генетически мужчины P. starrii имеют только ген мужского типа ОТОКОГИ, а генетически женщины могут иметь либо только гены ХИБОТАНА женского типа, либо как гены ХИБОТАНА, так и гены бисексуального фактора.

Необходимы дополнительные эксперименты, чтобы понять гены более подробно, но исследователи подозревают, что бисексуальный фактор может быть активным только в присутствии "мужественных" ОТОКОГОВ.

"Это открытие стало возможным благодаря нашему очень многолетнему опыту поездок на полевые сборы и нашей практике выращивания и изучения водорослей. Продолжение долгосрочных исследований очень важно для раскрытия истинной природы видов в мире природы", - прокомментировал Нозаки.

ИСТОЧНИК