Коллектив ученых под руководством профессора СПбГУ раскрыл загадку «успешного хромосомного монстра»

Автор фото — Roger Vila
Автор фото — Roger Vila

Международный коллектив, включающий исследователей из России, Финляндии, Швеции, Чехии и Испании под руководством Владимира Лухтанова, сотрудника Зоологического института РАН и профессора Санкт-Петербургского государственного университета, открыл неизвестный ранее механизм сохранения высокой плодовитости у гибридов, родители которых имеют резко различающиеся наборы хромосом. Работа выполнена при поддержке РНФ и опубликована в одном из наиболее влиятельных научных журналов мира — PNAS.

Межвидовые гибриды животных и растений нередко называют «монстрами, подающим надежду», потому что они могут обладать необычными, потенциально полезными признаками и свойствами. Но такие гибриды чаще всего бесплодны и поэтому являются тупиками эволюции.

Ученые изучили хромосомы — их структуру и поведение в ходе клеточных делений — у гибридов, полученных при скрещивании двух линий бабочек, резко различающихся по числу хромосом. Считалось, что такие гибриды должны быть нежизнеспособными. Вопреки ожиданиям, гибриды показали нормальное развитие и высокую плодовитость.

«Это было неожиданным для нас, — говорит профессор Владимир Лухтанов. — Но еще более неожиданными оказались причины этой высокой плодовитости. Более глубокий анализ выявил неизвестный ранее механизм поддержания высокой фертильности у изученных хромосомных гибридов. Оказалось, что у них в мейозе (то есть в процессе, в ходе которого возникают половые клетки) происходят инверсии (изменение последовательности) двух наиболее фундаментальных событий — редукционного и эквационного делений. В результате первая и наиболее чувствительная к хромосомным изменениям стадия сокращения числа хромосом заменяется менее рискованной стадией разделения сестринских хроматид. В итоге мейоз у гибридов происходит с минимальным числом нарушений или без нарушений вообще и приводит к формированию нормальных гамет».

Исследование поддержано грантом Российского научного фонда № 14-14-00541.

Исследование проливает свет на одну из загадок биологии: как у живых организмов возникают новые, измененные хромосомы и новые хромосомные наборы. А последнее интересно как биологам, так и медикам, поскольку изменения хромосом часто являются пусковыми механизмами как для биологической эволюции, так и для развития болезней.