Осьминоги оказались первыми животными с половыми хромосомами

Обнаружена древнейшая известная половая хромосома у животных, отодвигающая дату эволюции половых хромосом на 248-455 миллионов лет назад.

Древняя хромосома была обнаружена у осьминога и кальмара, что позволяет предположить, что они, возможно, были одними из первых животных, которые определяли свой пол по генетической схеме, а не по сигналам окружающей среды.

Половые хромосомы являются стандартными у млекопитающих. У человека половые хромосомы - это X и Y. У мужчин обычно есть X и Y-хромосома, в то время как у женщин две X.

Долгое время исследователи не были уверены, определяют ли головоногие моллюски, к которым относятся кальмары и осьминоги, свой пол с помощью хромосом или они следуют сигналам окружающей среды. У некоторых рептилий и рыб пол потомства определяется такими факторами, как температура.

В 2015 году исследователи завершили работу над первой полной последовательностью генов головоногого моллюска, калифорнийского двухпятнистого осьминога (Octopus bimaculoides). Однако в этой последовательности все еще были пробелы, поэтому команда под руководством Эндрю Керна, биолога из Университета штата Орегон, приступила к их заполнению с помощью высокоточного секвенирования.

Вскоре ученые заметили, что одна хромосома, 17-я, кажется менее заполненной генами, чем другие хромосомы.

Поскольку они секвенировали самку осьминога, они сравнили свои результаты с самцом. В случае самца хромосома 17 выглядела обычно.

Это стало подсказкой к тому, что хромосома 17 может иметь какое-то отношение к половым различиям. Чтобы подтвердить это, команда секвенировала еще четырех осьминогов, двух самцов и двух самок, и подтвердила, что у самок есть только одна копия хромосомы 17, в то время как у самцов - две. Таким образом, они представляют половые хромосомы осьминога не как XY и XX, как у человека, а как ZZ и Z0.

Затем исследователи сравнили геномы этих осьминогов с геномами трех других видов осьминогов, трех видов кальмаров и наутилуса (Nautilus pompilius). 

Они обнаружили паттерн ZZ / Z0 у кальмара и осьминога, но не у наутилуса, более отдаленно родственного вида. Это показало, что половые хромосомы эволюционировали после разделения между линией наутилуса и линией, ведущей к современным кальмарам и осьминогам, которое произошло между 455 и 248 миллионами лет назад.

"Это поразительно долгий срок для сохранения половой хромосомы", - пишут исследователи в своей статье, которая теперь доступна для предварительного рецензирования на веб-сайте препринтов BioArxiv.

До этого исследования старейшая подтвержденная половая хромосома была у осетровых рыб, возраст которой составлял около 180 миллионов лет.