Крошечный ген обеспечивает выживание самцов птиц

Новые исследования генетических различий между половыми хромосомами птиц выявили крошечный ген, критически важный для выживания самцов. Авторы: Нильс Трост, Сара Юсефи Таемех

Птицы выработали уникальное эволюционное решение для обеспечения выживания самцов — мощную микроРНК. Этот крошечный ген позволяет мужским эмбрионам выживать, несмотря на генетический дисбаланс между полами, регулируя активность половых хромосом.

Международная исследовательская группа под руководством биологов из Гейдельбергского университета и Эдинбургского университета (Шотландия) обнаружила этот ранее неизвестный механизм, который значительно отличается от системы, выработанной млекопитающими в ходе эволюции для решения той же биологической проблемы. Исследование опубликовано в журнале Nature.

Половые хромосомы, определяющие, будет ли особь мужского или женского пола, произошли от обычной пары хромосом. У млекопитающих самки имеют две X-хромосомы, а самцы — одну X и одну Y. У птиц же самцы обладают двумя Z-хромосомами, а самки — одной Z и одной W.

Со временем Y-хромосома у млекопитающих и W у птиц потеряли большинство своих генов из-за их узкоспециализированных половых функций. Это означает, что один пол сохраняет две копии большинства генов, а другой — только одну. Млекопитающие компенсируют этот дисбаланс, усиливая активность X-хромосомы у обоих полов и «заглушая» одну из двух X-хромосом у самок.

На примере кур международная команда показала, как птицы решают эту проблему. Потеря генетического материала на W-хромосоме у самок компенсируется повышенной активностью ключевых генов на Z-хромосоме. Хотя это жизненно важно для выживания самок, у самцов с двумя Z-хромосомами это приводит к генетической гиперактивности, вызывающей дефекты роста, если её не сбалансировать.

Исследователи под руководством профессора Хенрика Кессмана (Гейдельбергский университет) и доктора Майка МакГрю (Эдинбургский университет) предположили, что ранее обнаруженная микроРНК — короткая регуляторная рибонуклеиновая кислота — играет ключевую роль в этом процессе.

Роль miR-2954 в развитии самцов кур. Автор: Nature (2025). DOI: 10.1038/s41586-025-09256-9

«Эта микроРНК преимущественно активна у самцов, что навело нас на мысль, что она помогает сбалансировать активность Z-хромосомы», — поясняет профессор Кессман, работающий в Центре молекулярной биологии Гейдельбергского университета (ZMBH).

Для проверки гипотезы учёные использовали генное редактирование, чтобы удалить микроРНК, и изучили последствия на ранних стадиях развития цыплят. В то время как мужские эмбрионы не выживали без микроРНК, самки развивались нормально. По словам исследователей, этот крошечный ген обнаружен у всех изученных видов птиц, но отсутствует у других животных.

«Это единственная известная микроРНК, необходимая для выживания одного пола, но не другого», — отмечает доктор Амир Фаллахшахруди, бывший постдок в команде профессора Кессмана и нынешний руководитель группы в Уппсальском университете (Швеция).

Доктор МакГрю сравнивает механизм мужской микроРНК с диммером, который «приглушает» гиперактивные гены на двух Z-хромосомах самцов. «Наши результаты показывают, что птицы выработали особое эволюционное решение для компенсации генетического дисбаланса между половыми хромосомами и обеспечения выживания самцов», — подчёркивает он.

Исследование также демонстрирует, что эволюция может находить разные решения одной биологической проблемы — и что крошечные гены способны оказывать драматическое влияние на выживание.

«Теперь нам предстоит выяснить, используют ли другие виды животных микроРНК для регуляции своих половых хромосом или полагаются на совершенно иные системы», — добавляет профессор Кессман.

Помимо учёных из Гейдельберга, Эдинбурга и Уппсалы, в исследовании участвовали специалисты из Абу-Даби и Китая.

Дополнительная информация: Amir Fallahshahroudi et al, A male-essential miRNA is key for avian sex chromosome dosage compensation, Nature (2025). DOI: 10.1038/s41586-025-09256-9

Источник: Гейдельбергский университет