Судлаачид олон жилийн турш Австралийн онцгой өндөг гаргагч сээр нуруутнууд болох платипус болон эхиднегийн бэлгийн тодорхойлолтыг хэрхэн тодорхойлж байгааг тайлбарлаж чадахгүй байсан. Эдгээр амьтад нь бэлгийн тодорхойлолтын хувьд уламжлалт XX/XY хромосомын системийн аль ч хэсэгт багтахгүй, залхуу шийдэлтэй генетикийн системийг ашигладаг. Энэ удаагийн нарийвчилсан судалгааны үр дүнд, Genome Biology сэтгүүлд гарсан шинжлэх ухааны шинэ олдворын ачаар моногонатын бүлгийн амьтад, үүнд платипус болон эхиднүүд, хэрхэн бэлгийн тодорхойлолтын энэ оньсогоо шийдвэрлэж байгааг ойлгож авлаа. Шинжлэх ухааны энэхүү шинэ судалгаагаар бэлгийн тодорхойлолтын түлхүүр нь загас болон хөхтөн амьтдын дунд олдсон генийн хэсэгтэй ижилхэн байгааг нотлов.

Монотремийн бэлгийн тодорхойлолтын нууц

Монотремүүд нь одоо надад байгаа хамгийн эртний, сонирхолтой сээр нуруутангийн бүлгүүдийн нэг юм. Эдгээр амьтад өндөг гаргахын зэрэгцээ зарим reptile-тай холбоотой онцлог шинж чанаруудыг ч бас агуулдаг. Тэдний бэлгийн тодорхойлолтын систем нь хүн болон бусад олон хөхтөн амьтдад илүү сайн мэддэг XX/XY хромосомын системээс ялгаатай байдаг. Эдгээр амьтдад эрэгтэйчүүд нь ихэвчлэн нэг X, нэг Y хромосомтой, харин эмэгтэйчүүд нь хоёр X хромосомтой байдаг. Эрэгтэй эмбрион бий болох үед, Y хромосомын дээрх SRY ген нь эрэгтэй шинж чанар хөгжихийг мэдэгддэг. Гэвч судлаачид монотремүүдийн дунд SRY ген олж чадаагүй, тиймээс тэдний бэлгийн тодорхойлолтыг юу удирддаг талаар асуулт гарч ирсэн.

Судлаачид 20 жилийн өмнө монотремүүд нь олон X болон Y хромосомыг агуулсан илүү нарийн төвөгтэй системийг ашигладаг болохыг олж мэдсэн. Монотремийн Y хромосомд бэлгийн тодорхойлолтод хамаарах ген агуулж байсан гэж таамаглаж байсан ч яг ямар ген болох нь тодорхойгүй байсаар ирсэн. 2008 онд платипусын геномын бүрэн дараалал олдож, хэдийгээр энэ нь зөвхөн эмэгтэй платипусаас гарч ирсэн боловч Y хромосомын талаарх мэдээллийг агуулж байгаагүй. 2021 он гэхэд платипус болон эхиднээс бүрэн дүүрэн геномын дараалал бүрдсэн, энэ нь судлаачдыг уг оньсогоо тайлахад ойртож ирсэн.

Шинэ олдвор: AMHY ген

Сүүлийн үеийн судалгаа монотремийн бэлгийн тодорхойлолтын эволюцийн түүхийн сонирхолтой эргэлтийг илчилж байна. Судалгааны баг нь AMHY гэдэг ген платипус болон эхиднүүдийн бэлгийн тодорхойлолтод гол үүрэг гүйцэтгэдэг болохыг олж мэдсэн. Энэ гормон нь олон амьтдад бэлгийн хөгжлийн хувьд чухал үүрэгтэй бөгөөд монотремд эрэгтэй бэлгийн хөгжлийг идэвхжүүлэхэд тусалдаг. AMHY ген нь монотремийн Y хромосомын нэг дээр байрлах бөгөөд 100 сая жилийн өмнөх томоохон эволюцийн салалтын дараа үүссэн гэж үздэг. Энэ нь монотремийн генетикийн механизмыг эрс өөрчилсөн, бусад хөхтөн амьтдаас ялгарах шинэ замыг бий болгосон.

Энэхүү олдворын хамгийн чухал хэсэг нь AMHY ген нь бусад хөхтөн амьтдын бэлгийн тодорхойлолтын генүүд шиг ажилладаггүй. AMHY ген нь SRY зэрэг генүүдийн адил ДНХ-тай шууд харьцдаггүй, харин гормон байдлаар ажилладаг. Эдгээр гормон нь эсийн гадаргуу дээр ажиллаж, тодорхой хөгжлийн үе шатыг бүрдүүлэхийн тулд бусад генүүдийн илэрхийллийг удирддаг. Энэ нь AMHY-г өвөрмөц болгож, хөхтөн амьтдын бэлгийн тодорхойлолтод чухал үүрэг гүйцэтгэж буй анхны гормон хэмээн тэмдэглэгдэж байна.

AMHY хэрхэн ажилладаг вэ: Гормоны үйл ажиллагаа харьцангуй

Монотремийн AMHY ген нь бусад хөхтөн амьтдын бэлгийн тодорхойлолтын үйл явцын харьцангуй байдлаас хамааран онцгой ялгаа гаргадаг. AMHY нь ДНХ-тай шууд харьцахын оронд платипус болон эхиднүүдийн бэлгийн онцлог шинж чанаруудыг хөгжүүлэхэд нөлөөлдөг гормон шиг ажилладаг. Энэ гормон нь эсийн гадаргуу дээр ажиллаж, тодорхой эдээс бусад генүүдийг включлэх болон отключлох боломжийг олгодог бөгөөд эрэгтэйчүүдийн тестостероны хөгжилд нөлөөлдөг. Энэ бол эрэгтэй бэлгийн ялгааг үүсгэх чухал алхам бөгөөд AMHY энэ процессыг идэвхжүүлдэг нь монотремийн бэлгийн шинж чанар хөгжих явцад шинэ мэдээллийг нэмж өгдөг.

Түүнчлэн, монотремийн AMHY ген нь бусад амьтдын дунд байгаа AMH генээс жижиг ялгаатай гэж үзэгддэггүй, гэхдээ энэ нь өөрийн шинэ үүргийг гүйцэтгэх чадвартайгаар хөгжсөн. AMHY нь бүтэцийн хувьд анхны AMH генээс ялгаатай боловч олон чухал шинж чанарыг хадгалж байдаг. Энэ нь AMHY ген нь бэлгийн тодорхойлолтын асуудлыг шийдвэрлэх онцгой эволюцийн шийдэл юм гэдгийг харуулж байна.

Евгений хүчин зүйлс: AMHY ген хэрхэн монотремийн эволюцийг өөрчилсөн

AMHY-гийн олдворын ач холбогдол нь өвөрмөц бэлгийн тодорхойлолтын механизмуудын гүнийн эволюцийн тамгатай холбоотой. Монотремд генетикийн механизмыг гормон дээрх үндсэн систем рүү шилжүүлсэн нь тэдний эволюцийн түүхийн нэн чухал мөч юм. 100 сая жилийн өмнө AMHY шинэ үүрэг гүйцэтгэж эхэлснээр, өнөөдрийн платипус болон эхиднүүдийн нийтлэг өвөг дээдэс дунд бэлгийн хромосомын системийг бүрдүүлсэн.

Монотремд бэлгийн тодорхойлолтын гормоны систем байгаа нь амьтдын хаанаас ч бэлгийн тодорхойлолтын механизмууд хэрхэн хөгжиж ирснийг ойлгоход шинэ боломжуудыг нээж байна. Монотремийн гормоны загвар нь загас болон хөхтөн амьтдын дунд бэлгийн тодорхойлолтын стратегийн олон төрөл зүйлийг ойлгоход чухал ач холбогдолтой. Энэ судалгаа нь сая сая жилийн хугацаанд бэлгийн тодорхойлолтын генетикийн хөгжлийг хэрхэн өөрчилснийг тайлахад чухал үүрэг гүйцэтгэнэ.