Ученые нашли способ контролировать популяции вредных насекомых с помощью «эгоистичных генов»

Малайзийская стебельчатоглазая муха (Teleopsis dalmanni). Paul Richards

Новое исследование проливает свет на одну из загадок генетики — как можно использовать механизм работы так называемого «эгоистичного гена» для контроля популяций вредных насекомых. Понимая молекулярную основу эгоистичного гена и принципы его работы, ученые считают, что смогут разработать новые методы контроля насекомых, которые являются глобально значимыми вредителями и переносчиками заболеваний.

Исследование, проведенное международной группой ученых под руководством Университета Шеффилда, сосредоточено на явлении, известном как «мейотический драйв», при котором эгоистичный ген способен нарушать нормальную схему наследования.

Работа опубликована в журнале PLOS Genetics.

Мейоз — это тип клеточного деления, который создает гаметы (сперматозоиды и яйцеклетки), несущие половину генетического материала каждого из родителей. При слиянии во время оплодотворения они образуют новое потомство.

Согласно классической генетике, материнские и отцовские версии каждого гена в гаметах имеют равные шансы быть переданными потомству. Но этот процесс нарушается мейотическим драйвом, когда эгоистичные гены значительно увеличивают шансы на успешную передачу своего генетического кода.

Доктор Алисон Райт из Школы биологических наук Университета Шеффилда и главный исследователь проекта пояснила: «Все гены эгоистичны, но некоторые более эгоистичны, чем другие. Мейотический драйв — это мощный механизм, и в мире насекомых некоторые эгоистичные гены могут оказывать серьезное влияние на количество производимого потомства мужского и женского пола.

В конечном счете, это может привести к вымиранию популяций насекомых, несущих эти эгоистичные гены. Изучая, как это происходит на фундаментальном уровне, ученые смогут использовать эти знания с пользой для контроля популяций насекомых, ответственных за крупные вспышки заболеваний и нехватку продовольствия».

Исследование под руководством Шеффилда изучило эгоистичный ген, переносимый малайзийской стебельчатоглазой мухой (Teleopsis dalmanni). Используя секвенирование РНК отдельных клеток, ученые проанализировали экспрессию генов в отдельных сперматозоидах во время их формирования — это новая техника исследования молекулярного механизма мейотического драйва.

Доктор Питер Прайс из Школы биологических наук Университета Шеффилда и ведущий автор исследования отметил: «Этот новый подход позволил нам обнаружить несколько генов, необходимых для нормального развития сперматозоидов, активность которых изменяется в присутствии эгоистичного гена.

Эгоистичный ген способен повреждать подвижность конкурирующих сперматозоидов, несущих Y-хромосому, что приводит к уменьшению количества потомства мужского пола. Со временем этот мейотический драйв приводит к крайне смещенному в сторону женских особей соотношению полов, когда присутствует очень мало самцов, что имеет серьезные последствия для существования и фертильности популяции».

Сама малайзийская стебельчатоглазая муха не является вредителем, но она дает ценное представление о том, как работают мейотический драйв и эгоистичный ген. Далее ученые применят свой новый подход для изучения происхождения этого эгоистичного гена и его долгосрочных последствий для судьбы популяций насекомых.

Больше информации: Peter D. Price et al, Single-cell consequences of X-linked meiotic drive in stalk-eyed flies, PLOS Genetics (2025). DOI: 10.1371/journal.pgen.1011816

Источник: University of Sheffield