Половые различия прячутся в мозгу

Брачное поведение животных во многом определяется мозговыми структурами, определяющими реакцию на половые феромоны.
Фото Reuters

Усилия многих поколений ученых были направлены на познание природы столь сложного поведения, как обретение пары и обзаведение потомством. В конце ХХ века поиски ученых привели к открытию двух генов, которые отвечают за развитие «признаков пола». Но сегодня отдельных генов ученым мало, поэтому они проводят свои исследования на геномном уровне. Это позволяет картировать вариабельность генов на уровне больших популяций.

Этому способствует и работа международного консорциума ENСОDЕ, название которого расшифровывается как «Энциклопедия ДНК-элементов» (нечто вроде геномной Википедии). В его работе принимают участие и наши ученые, в частности Евгений Березиков и Андрей Горчаков, Филипп Капранов и Анастасия Самсонова, Михаил Толсторуков и Петр Харченко, представители большого авторского коллектива, статья которого представлена на страницах последнего номера журнала Science за 2010 год. В ней, в частности, идентифицированы функциональные элементы регуляторных сетей клеток мыши и плодовой мушки дрозофилы, геном которой в 20 раз меньше генома человека, что облегчает задачу ученых.

Предваряя публикацию, редактор журнала дал свой комментарий, который назвал «Выявляя темную материю генома». В комментарии говорится, что перед консорциумом стоит грандиозная задача раскрытия механизмов того, как в ходе эмбрионального развития организмом линейный ген-код трансформируется в трехмерные структуры организма и его органов. Ко всему этому следует также прибавить четвертое измерение времени, поскольку дальнейшее развитие предполагает воспроизведение рода, предпосылки которого лишь закладываются у зародыша. Следует также понимать механизмы мозга, управляющие как половым созреванием, так и последующим выбором партнера.

В мозгу самцов и самок тех же плодовых мушек давно подозревали существование различных структур, определяющих реакцию особей на половые феромоны – особые вещества, сигнализирующие особям противоположного пола о возможности спаривания. В свое время этому различию была посвящена книга Ребекки Джордан-Янг «Мозговой штурм: оплошности науки половых различий» (Вrain Storm: The flaws in the science of sex differences). Она и многие другие авторы подчеркивали, что результаты и заявления, делающиеся в этой особо чувствительной области, часто невоспроизводимы и даже попросту глупы. Надо признать, что ученых самих не удовлетворяет положение дел в этой области науки, поэтому они делают все возможное, чтобы молекулярная сексология была научной в самом строгом смысле этого слова.

Сотрудники Колумбийского университета в Нью-Йорке сумели найти реальные различия в мозговых «сетях» самцов и самок, функция которых связана с распознаванием феромонов. С помощью светочувствительного (фотоактивируемого) флюоресцентного белка им удалось выделить у самцов дрозофилы большую петлю, образованную телами нервных клеток и их отростков, которая отсутствует у самок. Петля объединяет чувствительные нейроны в антеннах самца и глубоко лежащие нервные клетки на брюшной поверхности миниатюрного мозга мухи. Наличие петли, по мнению ученых, определяет специфическое поведение самцов и самок в ответ на появление феромона.

По всей видимости, здесь мы имеем дело с самой простой сетью нейрональных контактов, состоящей из четырех нервных клеток с тремя контактами-синапсами. Ее вполне хватает для формирования сексуального поведения особей разного пола. Теперь необходимо искать гены, ответственные за развитие этих клеток и их функционирование.

Еще более простая модель – слизевик Dictyostelium discoideum, клетки которого размножаются бесполым путем, формируя плодовые тела со спорами. Но время от времени они переходят к половому размножению, формируя три пола, вернее «копулирующих типа». Сотрудникам японского университета города Цукуба в кооперации с учеными Лаборатории молекулярной биологии британского Кембриджа удалось определить, что в едином генетическом сайте (локусе) одновременно присутствуют три версии гена, две из которых совершенно разные, а третья представляет собой «композитный» тип. Наличие той или иной версии определяет тип спаривания клеток слизевика. Подобная организация «жизни полов» на молекулярном уровне ученым до сих пор была неизвестна.

Касательно людей, сотрудники компании deСОDЕ в Рейкьявике провели геномный анализ 15 257 пар родители-потомки с разрешением 10 тыс. букв ген-кода. Столь точный анализ позволил выявить, что до 15% «горячих точек» (hotspots) у представителей одного пола специфичны именно для этого пола. Известно, что в «горячих точках» осуществляется рекомбинация, или «тасование», генов. Анализ исландских ученых показал, что у мужчин тасование идет в основном внутри генов, в то время как у женщин оно генерируют новые комбинации соседствующих друг с другом генов.

В этом и проявляется основное молекулярное различие мужчин, прибывающих с Марса, и женщин, дочерей Венеры. В настоящее время проводится дальнейший анализ потомков людей, некогда населявших северную и западную Европу, чтобы сравнить их геномы с геномом представителя западноафриканского племени йоруба.