Многие организмы, в том числе насекомые, земноводные и дрожжи, используют половые феромоны для привлечения особей противоположного пола, но что происходит с половыми феромонами при появлении новых видов? Новое исследование, опубликованное 22 января в журнале открытого доступа PLOS Biology от Taisuke Seike и Hironori Niki в Национальном институте генетики Японии и Chikashi Shimoda в Городском университете Осаки, Япония, изучает половые феромоны в дрожжах деления Schizosaccharomyces pombe, обнаруживая «асимметричность» «Система распознавания феромонов, в которой один феромон действует чрезвычайно строго, в то время как другой феромон может подвергаться определенной степени диверсификации, что может привести к первому шагу к видообразованию».
Новые виды могут появиться, когда две популяции больше не могут скрещиваться, и эта так называемая репродуктивная изоляция, которая ограничивает поток генов между популяциями, является одним из ключевых механизмов видообразования. Мутационные изменения феромонной системы могут повлиять на способность мужчин и женщин узнавать друг друга, что приводит к репродуктивной изоляции; в более общем случае, однако, потеря активности феромонов может привести к исчезновению линии организма. Основные механизмы, стимулирующие диверсификацию феромонов в популяции, не совсем понятны.
Два пола («плюс» и «минус») S. pombe каждый выделяют феромон («P-феромон» и «M-феромон»), который связывается с соответствующим рецептором на клетках противоположного пола. Исследуя сходства и различия между генами, кодирующими два феромона и их рецепторы у 150 диких штаммов S. pombe различного географического происхождения, исследователи обнаружили, что М-феромон и его рецептор полностью инвариантны, тогда как P-феромон и его рецептор очень разнообразен по исследованным штаммам. Интересно, что такая асимметричная диверсификация этих двух феромонов также наблюдается у близкородственных видов дрожжей деления S. octosporus.
Авторы предполагают, что «асимметричная» система в делящихся дрожжах может позволить гибкую адаптацию к мутационным изменениям феромонов при сохранении строгого распознавания партнеров по спариванию. Действительно, предыдущее исследование авторов на делительных дрожжах S. pombe экспериментально продемонстрировало, что несколько мутаций в феромоне и его соответствующем рецепторе могут привести к репродуктивной изоляции , что, в свою очередь, может привести к появлению нового вида .
«Наши результаты помогают по-новому взглянуть на эволюционные механизмы, лежащие в основе диверсификации феромонов. У организмов могут быть такие системы для создания новых версий феромонов, позволяющие им достаточно долго сохраняться в популяции для развития адаптации рецепторов». сказал доктор Сейке. Прежде чем мутант будет полностью потерян, может возникнуть вторая мутация-супрессор для восстановления первого дефекта. Таким образом, коэволюция феромонов / рецепторов может происходить поэтапно.
