В мире птиц встречаются виды, поражающие своим разнообразием и сложностью поведения. Среди них особое место занимает турухтан – кулик, которого ученые порой называют «сумасшедшим видом». Причина такого эпитета кроется в уникальной особенности самцов турухтана: они существуют в трех совершенно разных формах, или морфах, каждая из которых обладает своим неповторимым внешним видом и репродуктивной стратегией.
Недавнее открытие международной группы ученых, опубликованное на обложке свежего номера журнала Science в этом месяце, проливает свет на генетические и физиологические механизмы, лежащие в основе этого удивительного явления. Ключом к разгадке оказалась «супер-энзим» HSD17B2, обнаруженная в крови турухтанов. Эта энзим, вырабатываемая определенным геном, способна крайне быстро расщеплять тестостерон. Её действие распространяется по всему организму, за исключением семенников, где тестостерон по-прежнему необходим для производства спермы.
Исследование, результаты которого стали плодом многолетней работы, возглавил Институт биологического интеллекта Макса Планка в Германии, при участии ученых из Университета им. Гумбольдта в Берлине, Венского университета, Центра Гельмгольца в Мюнхене и Университета Саймона Фрейзера (SFU). Особый вклад в работу внес биолог Дэвид Ланк из SFU, посвятивший изучению турухтанов целых 40 лет. Именно его команда ранее установила, что различия в уровне тестостерона играют важную роль в формировании морф. Как отметил сам Дэвид Ланк: «Этот вид – просто сумасшедший, с тремя видами самцов, выглядящих и ведущих себя совершенно по-разному. И эта статья объясняет многое о генетических и физиологических процессах, контролирующих развитие этих трех типов».
Итак, каковы же эти три загадочные облика самцов турухтана? Первый и самый распространенный тип – независимые самцы. Они выделяются ярким, темным брачным оперением и ведут себя крайне агрессивно, яростно защищая небольшие территории для спаривания. Их цель – произвести впечатление на самок, демонстрируя свою силу и доминирование. При этом, забота о потомстве полностью ложится на плечи самок.
Вторая морфа – сателлиты. Эти самцы мельче независимых и обладают более светлым оперением. Их стратегия основана на хитрости и кооперации. Сателлиты заключают союзы с независимыми самцами, помогая им в демонстрации перед самками. Несмотря на сотрудничество, у сателлитов есть своя цель – воспользоваться моментом и спариться с как можно большим количеством самок. Как показали предыдущие исследования, уровень тестостерона у сателлитов значительно ниже, чем у независимых.
Третий тип – федеры. Их стратегия еще более необычна: они маскируются под самок, отказываясь от яркого брачного оперения и демонстрационного поведения. Благодаря такому обману, федеры незаметно проникают на территории спаривания независимых самцов и пытаются спариться с самками. Их уровень тестостерона также значительно ниже, чем у независимых. Избыток тестостерона в данном случае был бы контрпродуктивен, поскольку агрессия и демонстрация не входят в их стратегию.
Уникальность турухтанов не только в наличии трех морф самцов, но и в связанных с этим хромосомных инверсиях. Однако, что особенно важно в контексте открытия «супер-энзима» HSD17B2, это потенциальная применимость гормональных механизмов, регулируемых этой энзимой, ко всем позвоночным, включая человека.
Особая форма гена стероидных гормонов, отвечающая за производство HSD17B2, может иметь терапевтическое применение для людей. В частности, она может стать основой для лечения заболеваний, связанных с избытком тестостерона, таких как гиперандрогения. Дело в том, что HSD17B2 в «три-четыре раза эффективнее» превращает тестостерон в андростендион, тем самым снижая уровень активного тестостерона.
Для реализации терапевтического потенциала необходимы дальнейшие исследования. Ученые видят два возможных пути: использование самой энзимы HSD17B2 или создание синтетической энзимы, разработанной на основе её структуры. Открытие «супер-энзима» HSD17B2 у турухтанов не только раскрывает тайны эволюции этого удивительного вида, но и открывает новые перспективы для понимания и лечения гормональных нарушений у человека.
Изображение носит иллюстративный характер
Недавнее открытие международной группы ученых, опубликованное на обложке свежего номера журнала Science в этом месяце, проливает свет на генетические и физиологические механизмы, лежащие в основе этого удивительного явления. Ключом к разгадке оказалась «супер-энзим» HSD17B2, обнаруженная в крови турухтанов. Эта энзим, вырабатываемая определенным геном, способна крайне быстро расщеплять тестостерон. Её действие распространяется по всему организму, за исключением семенников, где тестостерон по-прежнему необходим для производства спермы.
Исследование, результаты которого стали плодом многолетней работы, возглавил Институт биологического интеллекта Макса Планка в Германии, при участии ученых из Университета им. Гумбольдта в Берлине, Венского университета, Центра Гельмгольца в Мюнхене и Университета Саймона Фрейзера (SFU). Особый вклад в работу внес биолог Дэвид Ланк из SFU, посвятивший изучению турухтанов целых 40 лет. Именно его команда ранее установила, что различия в уровне тестостерона играют важную роль в формировании морф. Как отметил сам Дэвид Ланк: «Этот вид – просто сумасшедший, с тремя видами самцов, выглядящих и ведущих себя совершенно по-разному. И эта статья объясняет многое о генетических и физиологических процессах, контролирующих развитие этих трех типов».
Итак, каковы же эти три загадочные облика самцов турухтана? Первый и самый распространенный тип – независимые самцы. Они выделяются ярким, темным брачным оперением и ведут себя крайне агрессивно, яростно защищая небольшие территории для спаривания. Их цель – произвести впечатление на самок, демонстрируя свою силу и доминирование. При этом, забота о потомстве полностью ложится на плечи самок.
Вторая морфа – сателлиты. Эти самцы мельче независимых и обладают более светлым оперением. Их стратегия основана на хитрости и кооперации. Сателлиты заключают союзы с независимыми самцами, помогая им в демонстрации перед самками. Несмотря на сотрудничество, у сателлитов есть своя цель – воспользоваться моментом и спариться с как можно большим количеством самок. Как показали предыдущие исследования, уровень тестостерона у сателлитов значительно ниже, чем у независимых.
Третий тип – федеры. Их стратегия еще более необычна: они маскируются под самок, отказываясь от яркого брачного оперения и демонстрационного поведения. Благодаря такому обману, федеры незаметно проникают на территории спаривания независимых самцов и пытаются спариться с самками. Их уровень тестостерона также значительно ниже, чем у независимых. Избыток тестостерона в данном случае был бы контрпродуктивен, поскольку агрессия и демонстрация не входят в их стратегию.
Уникальность турухтанов не только в наличии трех морф самцов, но и в связанных с этим хромосомных инверсиях. Однако, что особенно важно в контексте открытия «супер-энзима» HSD17B2, это потенциальная применимость гормональных механизмов, регулируемых этой энзимой, ко всем позвоночным, включая человека.
Особая форма гена стероидных гормонов, отвечающая за производство HSD17B2, может иметь терапевтическое применение для людей. В частности, она может стать основой для лечения заболеваний, связанных с избытком тестостерона, таких как гиперандрогения. Дело в том, что HSD17B2 в «три-четыре раза эффективнее» превращает тестостерон в андростендион, тем самым снижая уровень активного тестостерона.
Для реализации терапевтического потенциала необходимы дальнейшие исследования. Ученые видят два возможных пути: использование самой энзимы HSD17B2 или создание синтетической энзимы, разработанной на основе её структуры. Открытие «супер-энзима» HSD17B2 у турухтанов не только раскрывает тайны эволюции этого удивительного вида, но и открывает новые перспективы для понимания и лечения гормональных нарушений у человека.
