Един от начините за действие на "мъжкия хормон" тестостерон е чрез свързване с андрогенния рецептор. Изследователи за първи път успяват да отгледат пилета без андрогенен рецептор. Това им позволява да проучат как андрогенното сигнализиране влияе върху развитието и външния вид: животните и от двата пола са безплодни. Освен това някои – но не всички – външни физически черти са недоразвити. Това илюстрира значението на тестостерона и за двата пола. Въпреки това, той също така показва, че андрогенният сигнален път сам по себе си не прави петел.
Защо петелът пее, а кокошката не?
Защо петелът пее, а кокошката не? Този интригуващ въпрос кара учения Арнолд Адолф Бертолд (Arnold Adolph Berthold) в средата на 19 век да кастрира петел. Резултатът бил красноречив: сутрешното пеене на петела спряло.
Въпреки че Бертолд не знаел точното кое вещество е отговорно, сега разбираме, че половият хормон тестостерон играе ключова роля в такова специфично за мъжете поведение.
Тестостеронът и андрогенният рецептор
Въпреки че тестостеронът присъства и при жените и има важни функции, се нарича "мъжки хормон". Той значително допринася за половото развитие, външния вид и агресивното поведение при мъжете.
За да упражни своята функция, тестостеронът се свързва с така наречения андрогенен рецептор. Това свързване активира рецептора и задейства производството на определени протеини в клетките.
Тестостеронът обаче може също да се метаболизира в естроген – "женския хормон" – който се свързва с различен рецептор. Тази сложност повдига въпроса: когато говорим за тестостерон и неговите ефекти, каква е ролята на андрогенния сигнален път?
Хормонална сигнализация при птици
Екип от учени, ръководен от Бенджамин Шусер (Benjamin Schusser) от Техническия университет в Мюнхен и Манфред Гар (Manfred Gahr) от Института Макс Планк за биологичен интелект, изследват в дълбочина този въпрос, използвайки птиците като модел.
Изследователите отбелязват, че птиците, за разлика от бозайниците, са придобили клетъчно-автономна полова идентичност (CASI - cell-autonomous sex identity) и че средата на половите хормони не влияе значително на вторичните полови характеристики на птиците. Това откритие подчертава еволюционното разделение между бозайниците и гръбначните животни, които не са бозайници. При бозайниците половите хормони до голяма степен определят вторичния полов фенотип, половите хромозоми определят вида на образуваната гонада (репродуктивният орган, жлезата, която произвежда половите клетки - гамети, женските полови жлези се наричат яйчници, мъжките - тестиси). При птиците половият фенотип се определя пряко от съдържанието на половите хромозоми на отделните клетки в различни тъкани.
"Тази уникална характеристика има значителни последици, потенциално водещи до проява на полови черти, различаващи се от очакванията за пола според гонадите", пишат авторите на изследването.
Експертите посочват, че мъжките пилета с експериментално обърнати полови жлези развиват пълни полови характеристики, типични за петлите, оспорвайки идеята, че тези черти се управляват от хормоните на тестисите.
"Нашето изследване има за цел да разкрие сложното взаимодействие между хормоналните и клетъчните автономни механизми в половото развитие на птиците чрез изследване на ролята на андрогенното сигнализиране чрез генетичен нокаут на андрогенния рецептор при пилетата."
Фокус на изследването
Използвайки метода CRISPR-Cas, изследователите създават генетично модифицирани пилета без андрогенен рецептор. Това им позволява да проучат за първи път ефектите от андрогенното сигнализиране върху развитието, външния вид и поведението на пилетата.
Пилетата са особено подходящи за това изследване. Те са интелигентни и социални животни, които проявяват поведение, специфично за пола, като пеенето на петлите сутрин. Това ги прави идеални обекти за наблюдение на последствията от прекъсването на андрогенния сигнален път.
Защо петелът пее, а кокошката мълчи? Кредит: Pixabay
Изненадващи резултати при модифицирани пилета
Очаквано прегледите на малките петлета показват, че са безплодни. Освен това някои типични външни полови характеристики са били недоразвити, включително гребена, обичките и другите висулки.
Интересното е, че други черти остават незасегнати от генетичната модификация: перата на опашката и шпорите са сравними с нормалните петли.
"Бяхме изненадани да установим, че мъжките черти са само частично загубени. Следователно външният вид на петлите не се определя единствено от андрогенния сигнален път", обяснява Мехла Рудра (Mekhla Rudra), един от водещите автори на изследването.
Младите кокошки без андрогенен рецептор показват много подобен модел. Те също са безплодни и типичните им украшения за глава са много по-малки от нормалното.
Следователно младите петли и кокошки са почти неразличими на външен вид - за разлика от пилетата, които носят андрогенния рецептор.
Ролята на хормоните при птиците
Изненадващо, въпреки че възрастните женски продължават да произвеждат тестостерон, без андрогенните рецептори те никога не снасят яйца, нито овулират, което показва, че образуването и снасянето на яйца зависи от андрогенния хормон.
Резултатите показват, че тестостеронът играе важна роля и при двата пола. Следователно е твърде опростено да се описва като чист мъжки хормон. Начинът, по който действа хормонът, е сложен и все още не е напълно разбран.
a–d Изображение на фенотипните разлики, наблюдавани между хомозиготни с нокаутиран андрогенен рецептор (AR) AR−/− мъжки(a1, a2) и AR−/− женски (c1, c2) в сравнение с AR+/+ мъжки (b1, b2) и AR+/+ женски (d1, d2) в зряла възраст, на възраст 20 седмици. Мъжките и женските AR−/− нямат типичните полови характеристики като гребен, обички. Въпреки това, имат забележими разлики в размера на тялото, оперението (наличие на сърповидни пера на опашката при мъжките) и израстъци на краката (наличие на шпори при мъжките) между AR−/− мъжки и женски. Кредит: Lengyel, K., Rudra, M., Berghof, T.V.L. et al. Unveiling the critical role of androgen receptor signaling in avian sexual development. Nat Commun 15, 8970 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-52989-w
Сложно взаимодействие в половото развитие
Проучването предоставя обща представа за половото развитие на птиците, разкривайки сложно взаимодействие на хормонално зависими и хормонално независими механизми.
Чрез разбирането на тези процеси учените могат по-добре да разберат как хормоните влияят върху развитието и поведението на различните видове.
"Тези констатации подчертават значението на андрогенните рецепторни механизми за плодовитостта и полово-специфичните черти при пилетата, оспорвайки концепцията за пол по подразбиране при птиците и подчертавайки доминирането на андрогенното сигнализиране в половото развитие на птиците", заключават авторите.
Справка:
Lengyel, K., Rudra, M., Berghof, T.V.L. et al. Unveiling the critical role of androgen receptor signaling in avian sexual development. Nat Commun 15, 8970 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-52989-w
Primary sex determination in birds depends on DMRT1 dosage, but gonadal sex does not determine adult secondary sex characteristics; Jason Ioannidis, Gunes Taylor, Debiao Zhao, +6, and Michael Clinton; PNAS March 3, 2021; 118 (10) e2020909118; https://doi.org/10.1073/pnas.2020909118
Източници:
Testosterone: a male and a female sex hormone, Max Planck Institute for Biological Intelligence
Female birds need a ‘male hormone’ for sexual development, Earth.com
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари
dolivo
Класациите показват, че NIH доминира в световните здравни изследвания
dolivo
Учените, работещи за връщането на вълнестия мамут, създават вълнести мишки
dolivo
Обществото умее да разпознава фалшиви новини, но е скептично към верните новини, показва метаанализ
dolivo
Прогноза за развитие на технологиите до 2099 от Рей Курцвейл