Abstract
Předpokládá se, že dimorfismus velikosti gamet mezi pohlavími (anizogamie) se vyvinul z izogamního systému, v němž mají pohlaví stejně velké, monomorfní gamety. Ačkoli adaptivních vysvětlení evoluce anizogamie je mnoho, chybí nám srovnatelné poznatky o molekulárních změnách, které způsobily přechod od monomorfismu k dimorfismu. Bazální houbový klan Allomyces poskytuje jedinečné příležitosti ke zkoumání genomických změn, které jsou spojeny s tímto přechodem u blízce příbuzných druhů, které vykazují buď izogamní, nebo anizogamní párovací systémy. Anizogamní druhy vykazují pohlavní dimorfismus ve velikosti, počtu, pigmentaci a pohyblivosti gamet. Sekvenovali jsme transkriptomy pěti izolátů Allomyces reprezentujících oba systémy páření, včetně samčích i samičích fenotypů u anizogamních druhů. Rekonstrukce stavu předků podle maximální pravděpodobnosti provedená v programu MESQUITE s využitím de-nově sestavených transkriptomů ukázala, že anizogamie se u Allomyces pravděpodobně vyvinula jednou a je odvozeným znakem, jak se teoreticky předpokládá. Zjistili jsme, že pohlavní stadia Allomyces exprimují homology několika genů, o nichž je známo, že se podílejí na určování pohlaví u modelových organismů včetně Drosophily a člověka. Exprese homologů CatSper v samčích a samičích vzorcích v naší analýze navíc podporuje hypotézu, že interakce gamet u anizogamních druhů Allomyces může zahrnovat podobné molekulární události jako interakce vajíčka a spermie u živočichů včetně člověka. Přestože kmeny reprezentující oba systémy páření sdílejí velkou část transkriptomu, což podporuje nedávný společný původ, analýza rychlosti evoluce pomocí stromů jednotlivých genů ukazuje na vysokou míru substituce a divergence mezi kmeny. Souhrnně řečeno, zjistili jsme, že anizogamie se u Allomyces pravděpodobně vyvinula jednou, a to pomocí mechanismů konvergentních k mechanismům u jiných taxonů.