В отличие от самок самцы шелкопрядов плетут коконы из большего количества ценного материала и производят намного более качественные нити. Поскольку промышленность зависит от численности самцов, биологи и генетики уже давно пытаются придумать способ увеличить их популяцию.
Теперь исследователи выявили процесс, который отвечает за определение пола у этих насекомых. Оказалось, что половая детерминация у тутовых шелкопрядов Bombyx mori зависит исключительно от небольшой молекулы РНК. Это первый пример в живой природе, когда пол определяется всего одним белком.
Отметим, что у млекопитающих, в том числе человека, пол определяется хромосомами X и Y, в то время как у чешуекрылых, к которым относятся и тутовые шелкопряды, в это вовлечена система WZ-хромосом. Самки являются носителями W и Z половых хромосом, а самцы — ZZ-хромосом.
Когда биологи попытались понять, какие гены составляют женскую W-хромосому, оказалось, что действуют здесь паразитарные мобильные генетические элементы, называемые транспозонами. Ещё в 2011 году японские биологи сообщили, что W-хромосома производит короткие молекулы РНК, которые не пускают внутрь новообразованные яйцеклетки.
На протяжении многих лет изучением систем, определяющих пол у шелкопрядов, занималась исследовательская группа из университета Токио под руководством энтомолога Сусуму Катсумы (Susumu Katsuma), который также стал ведущим автором нового исследования.
Учёные определили, что одна из коротких молекул РНК, которую они назвали Fem, специфична для самок шелкопрядов, а значит, она каким-то образом вовлечена в определение пола. Fem-РНК разрушает молекулу, производимую геном masculinizer, который расположен на Z-хромосоме. Когда исследователи дезактивировали ген masculinizer, запустилась генетическая программа по производству "женских" тканей.
Катсума сообщает, что он и его коллеги пробуют манипулировать определением пола у шелкопрядов во благо промышленного производства. Однако не всё так просто: дезактивация Fem-РНК не превращает обычные WZ-эмбрионы самок в самцов, а дезактивация гена masculinizer смертельна для эмбрионов ZZ.
Учёные, не принимавшие участия в работе Катсумы, полагают, что вывести поколение шелкопряда, состоящее целиком из самок, будет проще, чем попытки увеличить численность самцов. Но для промышленности такой шаг будет совершенно бессмысленным.
