Ученые нашли ген, заставляющий будущий сперматозоид стать яйцеклеткой

"Мы знали, что гаметы могут превращаться и в сперматозоиды, и в яйцеклетки, но никто и не предполагал, что эти клетки в организме позвоночных животных обладают особым геном-"переключателем", который определяет их судьбу – стать сперматозоидом или яйцеклеткой. Полученные нами результаты показывают, что клетка способна самостоятельно пройти весь этот путь. Это очень важное и неожиданное открытие", — заявил Минору Танака (Minoru Tanaka) из Института общей биологии Японии в городе Оказаки (Япония).

Танака и его коллеги совершили это необычное открытие, наблюдая за развитием половых клеток в семенниках и яичниках рисовой рыбки-оризии (Oryzias latipes). Во время созревания сперматозоидов и яйцеклеток ученые следили за изменениями в уровне активности разных генов, пытаясь найти различия между будущими мужскими и женскими половыми клетками.

Внимание ученых привлек ген foxl3 — "архивная копия" гена foxl2, который отвечает за рост икринок и поддержание их существования в организме будущей матери. Роль и время работы foxl3 мало интересовали биологов до настоящего времени, и оставались неизвестными.

Как выяснили авторы статьи, foxl3 является своеобразным половым "переключателем", активное положение которого означает, что гамета превратится в яйцеклетку и затем – в икринку, а выключенное – в сперматозоид.

Для проверки этого предположения японские биологи пошли на необычный эксперимент – они повредили этот ген в зародышах самок рисовой рыбки, и принудительно "включили" foxl3 в половых клетках будущих самцов.

Данный прием привел к удивительным результатам — когда оризии родились, в семенниках особей сильного пола начали формироваться яйцеклетки, а в яичниках самок – самые настоящие сперматозоиды. Когда половые клетки выросли, ученые извлекли их из тела рыб и проверили, могут ли они дать жизнь новому поколению рыб.

Как оказалось, подобные гаметы были вполне жизнеспособными – "женские" сперматозоиды успешно проникли в яйцеклетки самок из контрольной группы и те дали здоровое потомство, а "мужские" яйцеклетки оплодотворились и превратились в зародыши.

Что это означает? Во-первых,  существование данного "переключателя" может объяснять то, почему некоторые виды змей и рыбы-пилы обладают способностью к самооплодотворению. В пользу этого говорит то, что в утробе самок оризий, несмотря на повреждение foxl3, присутствовало несколько яйцеклеток, которые к концу эксперимента оказались оплодотворенными.

Во-вторых, ген foxl3 или его аналоги в ДНК сухопутных животных можно использовать для природоохранных целей и спасения вымирающих видов. Сегодня биологи предлагают спасать вымирающие виды путем выращивания их яйцеклеток и сперматозоидов из культур стволовых клеток, что может привнести массу мутаций в зародыши и вызвать другие непредсказуемые последствия. Манипуляции геном foxl3 могут снизить этот риск.