Группа биологов из США и Великобритании определила причины появления у птиц аномально маленьких мужских половых органов. Выявление ключевого гена, отвечающего за процесс регуляции клеточного деления в тканях пениса, позволит ученым приблизится к решению давней проблемы эволюции птиц. Подробности приводятся в статье для журнала Current Biology, кратко пересказанной Nature News.
Биологи исследовали процесс роста пениса у эмбрионов нескольких разных видов. Ученые наблюдали за развитием обычных птиц (уток и петухов), эму и дальних соседей птиц по эволюционному дереву, крокодилов. Утки, как известно зоологам, отличаются пенисами очень большого размера, а петухи, напротив, представляют типичный для птиц пример недоразвитых мужских гениталий. Сопоставление процесса роста фаллоса у эмбрионов позволило исследователям выявить ключевое отличие на молекулярном уровне и понять, как именно возникает разительное отличие репродуктивных органов самцов птиц друг от друга.
Ученые выяснили, что практически сразу после начала роста пениса у петухов включается в растущих клетках ген Bmp4. Синтез соответствующего белка запускает каскад биохимических реакций, приводящих к апоптозу, самоуничтожению клеток, и рост органа прекращается. Если ген Bmp4 заблокировать специальным белком, то процесс апоптоза можно предотвратить, получив птиц с аномально большим (на фоне собратьев по виду) фаллосом и эту возможность биологи продемонстрировали на практике в ряде экспериментов.
Понимание молекулярных механизмов ограничения роста пениса важно потому, что оно позволяет приблизиться к ответу на вопрос о том, зачем многим птицам потребовался столь небольшой половой орган. Фактически длины фаллоса у птиц недостаточно даже для проникновения в самку: сперма впрыскивается за счет сокращения мышц, поэтому полноценный коитус курам и многим другим видам просто не нужен. Но в то же время утки имеют аномально длинные репродуктивные органы, которые еще и закручены в форме спирали.
Спиралевидная форма гениталий помогает самкам уток отбирать себе партнеров, поскольку против воли самки совершить половой акт становится практически невозможно; по мнению канадского биолога Роберта Монтгомери из университета Квинс в Онтарио аналогичный половой отбор мог работать и у кур. Самки выбирали самцов с микропенисами, избегая петухов с большим половым органом и тем самым снижали риск изнасилования (у некоторых видов птиц распространены изнасилования, приводящие иногда к травмам и смерти самки); за счет этого естественный отбор мог двигаться в сторону уменьшения половых органов.