English
U zdecydowanej większości kręgowców obserwuje się dwie płcie biologiczne (ang. sex), choć w obrębie tej samej płci może występować po kilka alternatywnych strategii rozrodczych, o czym wspominaliśmy już wcześniej. Z prawdziwym obojnactwem albo zmianami płci spotykamy się u pewnych ryb, np. błazenków znanych z kreskówki Gdzie jest Nemo? Płeć biologiczna kręgowców niemal zawsze zależy od obecności chromosomów płciowych, choć u gadów i pewnych ryb decyduje temperatura. Ze szkoły średniej pamiętamy, że u samców ssaków występują wyraźnie odrębne chromosomy XY, natomiast u samic ptaków odrębne chromosomy ZW. U płazów sytuacja pozostaje dość niejasna.
Są tylko niewidzialne
Powszechnie przyjęto, że płazy też mają osobne heterochromosomy. Nie da się ich jednak odróżnić po kształtach ani barwieniu pod mikroskopem. A mogłoby się wydawać, że determinacja płci u tych zwierząt powinna być doskonale rozpracowana. Przecież platana szponiasta Xenopus laevis to jeden z najpowszechniej badanych gatunków modelowych! Przynajmniej do tej pory, gdyż obecnie zakazano jej hodowli i obrotu handlowego bez specjalnych zezwoleń.
Także genomy innych gatunków płazów bada się dość dokładnie z uwagi na szkodliwość tych zwierząt dla rodzimej przyrody (aga Rhinella marina) bądź czynną ochronę (rzekotki drzewnej Hyla arborea). Żaby wodne Pelophylax kl. esculentus analizuje się z uwagi na intrygujący system kradzieży gamet. Nasze kumaki nizinne Bombina bombina i górskie B. variegata z kolei to dobry model do badania stref mieszańców oraz ich roli w ewolucji [2].
Duży może więcej
Choć człowiek uważa się za koronę stworzenia, to jednak genomy płazów zazwyczaj są znacznie większe od ludzkiego, a przez to trudniejsze do analizy. Nie jest to takie zaskakujące, gdy przypomnimy sobie, że żaby i traszki przechodzą przeobrażenie zupełne. Ich genomy muszą zatem obsłużyć funkcjonowanie dwóch mocno niepodobnych organizmów: kijanki oddychającej skrzelami, żerującej na gnijących resztkach roślin i dorosłego płaza, oddychającego płucami i polującego.
Tym niemniej do tej pory nie wiemy praktycznie niczego pewnego odnośnie do różnicowania płci u ponad 8600 gatunków tej gromady innych niż platana. Odkryliśmy jedynie, że determinację tę co chwila zaburzamy, zanieczyszczając wodę resztkami pestycydów, środków antykoncepcyjnych czy mikroplastikiem. Odróżnianie samców od samic metodami genetycznymi byłoby niezwykle przydatne zarówno w akwakulturach płazów na pokarm dla ludzi, jak i w podstawowych badaniach biomedycznych czy bankach genów. Zresztą użytkowanie rzeźne oraz czynna ochrona bywają realizowane przez te same podmioty, co widzimy w Chinach w przypadku salamandr olbrzymich Andrias davidianus [1, 2].
Cudze chwalicie swego nie znacie
Naukowcy postanowili chwycić byka za rogi, a dokładniej rozpracować mechanizmy genetyczne oraz epigenetyczne determinujące płeć u ropuch zielonych Bufotes viridis. To gatunek bądź grupa słabo odróżnialnych – tak metodami morfologicznymi, jak i genetycznymi – gatunków, rodzimych dla Europy (w tym Polski), Kazachstanu i Azji Mniejszej. To prawdziwy unikat wśród Amphibia, gdyż dobrze znosi suszę, a zdaniem niektórych herpetologów wręcz unika mokradeł – choć nocami odwiedza zbiorniki wodne celem uzupełnienia zapasu płynów w ustroju. W niektórych miejscach pozostaje liczna, gdyż nieźle (jak na ropuchę…) adaptuje się do presji człowieka.
Przykładowo, chętnie korzysta ze sztucznych, płytkich zbiorników i cieków jako miejsc rozrodu. Na podstawie wcześniejszych badań nad zmianami płci wymuszanymi chirurgicznie bądź hormonalnie przypuszczano, że determinacja płci u ropuch zielonych odbywa się podobnie jak u ssaków – czyli płcią heterogametyczną będą samce XY, podczas gdy platany rozwijają się jak ptaki z heterogametycznymi samicami ZW. Obecność dwóch odmiennych mechanizmów determinacji płci w obrębie jednej gromady jest dość zaskakująca, ale możliwa – w końcu u ryb i motyli bywa podobnie [1, 2].
Ropuchy zielone jak ludzie
W prestiżowym czasopiśmie Nature Communications ukazał się właśnie artykuł przedstawiający wstępne wyniki tych prac. Dopiero dokładne sekwencjonowanie oraz analiza całych genonów samicy i samca pozwoliły wskazać różnice strukturalne między skądinąd niemal identycznymi chromosomami X oraz Y u Bufotes viridis. Miejsce (locus) determinujące płeć znajduje się regionie regulacyjnym 5′ genu bod1l. Po transkrypcji wspomnianego wcześniej genu powstaje długie, niekodujące białek RNA (IncRNA). Dawniej takowe, pozbawione otwartych ramek odczytu, transkrypty kwasu rybonukleinowego uznawano za śmieci bądź artefakty obserwacyjne.
Dziś wiemy, że wiele z nich to prawdziwe szare eminencje albo złote rączki, odpowiedzialne za translację RNA na białka, dojrzewanie oraz stabilność transkryptów, transport i replikację DNA, różnicowanie się komórek tudzież specyficzność tkanek. To tajemnicze IncRNA ulega ekspresji tylko u samców ropuch zielonych. To mocna poszlaka, choć wciąż nie dowód, że właśnie ten locus wspomnianego wyżej genu bod1l odpowiada za różnicowanie płci męskiej. Zidentyfikowano go również u pięciu, pokrewnych gatunków (Bufotesbalearicus, B. shaartusiensis, B. siculus, B. turanensis i B. variabilis). Następnym krokiem będzie kontrola ekspresji genu z wykorzystaniem prostej i taniej, a przecież jakże precyzyjnej techniki edycji genomu CRISPR/Cas9 [1].
Problemy z określeniem płci u płazów to tylko jedno z wyzwań – obok niewykonalności krioprezerwacji oocytów i kijanek – opóźniających powstawanie banków genów dla tych zwierząt. Tymczasem płazy to, podobnie jak ryby dwuśrodowiskowe i wiele chrzęstników, najbliższe wymarcia grupy kręgowców. Na szczęście hodowla w terrariach czyni ogromne postępy.
W artykule korzystałem m.in. z:
- Kuhl, H., Tan, W. H., Klopp, C., Kleiner, W., Koyun, B., Ciorpac, M., … & Stöck, M. (2024). A candidate sex determination locus in amphibians which evolved by structural variation between X-and Y-chromosomes. Nature Communications, 15(1), 4781.
- Yoshimoto, S., & Ito, M. (2011). A ZZ/ZW‐type sex determination in Xenopus laevis. The FEBS journal, 278(7), 1020-1026.
