Два рецептора андрогена самцов цихлид по-разному влияют на их социальный статус

Для социальных видов животных характерно иерархическое устройство популяции. Известно, что социальный статус связан с действием андрогенов, таких как тестостерон. Многие костистые рыбы, в том числе африканские цихлиды Astatotilapia burtoni, благодаря полногеномной дупликации несут два рецептора андрогена, различающихся последовательностью аминокислот и сродством к лиганду, а не один, как другие позвоночные. В новой работе американские ученые выяснили, какую роль играют два рецептора андрогена (ARα и ARβ) в формировании социального статуса у цихлид.

Доминантные самцы Astatotilapia burtoni имеют яркую окраску, большие семенники, агрессивное поведение, направленное на размножение. Самцы, не доминирующие в популяции, этими качествами не обладают. Используя систему CRISPR-Cas9 в начале эмбрионального развития (стадия одной клетки), исследователи получили рыб с мутантными аллелями рецепторов андрогена: в кодирующие последовательности были внесены делеции со сдвигом рамки считывания и появлением преждевременного стоп-кодона. Согласно расчетам, продукты измененных таким образом генов не могут формировать структуру, необходимую для нормального функционирования рецепторов.

Оказалось, что ARα и ARβ играют разные роли в определении социального статуса у цихлид. Так, рецептор ARβ нужен для формирования яркой окраски и роста семенников. ARα, напротив, связан с уменьшением семенников, он же обуславливает репродуктивное поведение и агрессивные демонстрации. При этом наличия любого из рецепторов достаточно для атак на других самцов. Однако оба рецептора необходимы для того, чтобы самец не избегал самки.

Авторы отмечают, что полученные результаты дают новую информацию о том, как распределяются функции между паралогами. Кроме того, различия в действии двух рецепторов позволяют предположить, что соответствующие гены прошли субфункционализацию — после дупликации гены разделили между собой функции исходного гена. В результате различные черты доминантного поведения регулируются независимо, в отличие, например, от данио-рерио — у них один ген рецептора андрогенов, мутации в котором уменьшают размер семенников, яркость окраски и снижают частоту эпизодов ухаживания.

Дополнительные исследования дупликации рецепторов андрогена особенно важны в свете гипотезы о том, что эти рецепторы связаны с эволюцией половых признаков у костистых рыб.