Abstract
Il dimorfismo delle dimensioni dei gameti tra i sessi (anisogamia) dovrebbe essersi evoluto da un sistema isogamo in cui i sessi hanno gameti monomorfi di uguali dimensioni. Anche se le spiegazioni adattive per l’evoluzione dell’anisogamia abbondano, ci mancano intuizioni comparabili nei cambiamenti molecolari che portano alla transizione dal monomorfismo al dimorfismo. Il clade fungino basale Allomyces fornisce opportunità uniche per studiare i cambiamenti genomici che sono associati a questa transizione in specie strettamente correlate che mostrano sistemi di accoppiamento isogami o anisogami. Le specie anisogame mostrano dimorfismo sessuale nella dimensione, nel numero, nella pigmentazione e nella motilità dei gameti. Abbiamo sequenziato i trascrittomi di cinque Allomyces isolati che rappresentano i due sistemi di accoppiamento, compresi i fenotipi maschili e femminili nelle specie anisogame. La ricostruzione dello stato dei caratteri ancestrali con la massima verosimiglianza eseguita in MESQUITE utilizzando i trascrittomi assemblati de-novo ha indicato che l’anisogamia probabilmente si è evoluta una volta in Allomyces ed è un carattere derivato come previsto in teoria. Abbiamo scoperto che gli stadi sessuali di Allomyces esprimono gli omologhi di diversi geni noti per essere coinvolti nella determinazione del sesso in organismi modello tra cui Drosophila e gli esseri umani. Inoltre, l’espressione degli omologhi di CatSper in campioni maschili e femminili nella nostra analisi supportano l’ipotesi che l’interazione dei gameti nelle specie anisogame di Allomyces può coinvolgere eventi molecolari simili all’interazione uovo-sperma negli animali, compresi gli esseri umani. Anche se i ceppi che rappresentano entrambi i sistemi di accoppiamento hanno condiviso gran parte del trascrittoma, sostenendo una recente ascendenza comune, l’analisi del tasso di evoluzione utilizzando alberi di geni individuali indica alti tassi di sostituzione e divergenza tra i ceppi. In sintesi, troviamo che l’anisogamia probabilmente si è evoluta una volta in Allomyces, utilizzando meccanismi convergenti a quelli di altri taxa.