Abstract
A nemek közötti gaméta méret dimorfizmus (anisogámia) az előrejelzések szerint egy olyan izogám rendszerből fejlődött ki, amelyben a nemek azonos méretű, monomorf ivarsejtekkel rendelkeznek. Bár az anizogámia evolúciójának adaptív magyarázatai bőségesek, nincs hasonló betekintésünk azokba a molekuláris változásokba, amelyek a monomorfizmusból a dimorfizmusba való átmenetet eredményezik. A bazális gombák Allomyces kládja egyedülálló lehetőséget nyújt az ezzel az átmenettel összefüggő genomikai változások vizsgálatára olyan közeli rokon fajokban, amelyek izogám vagy anizogám párzási rendszert mutatnak. Az anizogám fajok szexuális dimorfizmust mutatnak az ivarsejtek mérete, száma, pigmentációja és motilitása tekintetében. A két párzási rendszert képviselő öt Allomyces izolátum transzkriptomját szekvenáltuk, beleértve az anisogám fajok hím és nőstény fenotípusait is. A MESQUITE programban a de-novo összerakott transzkriptómák felhasználásával végzett maximális valószínűségű ősi karakterállapot-rekonstrukció azt mutatta, hogy az anisogámia valószínűleg egyszer alakult ki az Allomycesben, és az elméletben megjósolt módon származtatott karakter. Megállapítottuk, hogy az Allomyces szexuális stádiumai számos olyan gén homológját expresszálják, amelyekről ismert, hogy modellorganizmusokban, köztük a Drosophilában és az emberben részt vesznek a nemi meghatározásban. Továbbá, a CatSper homológok kifejeződése a hím- és nőstény-előfordulós mintákban az elemzésünkben alátámasztja azt a hipotézist, hogy az Allomyces anisogám fajaiban az ivarsejtek kölcsönhatása hasonló molekuláris eseményekkel járhat, mint a tojás-csíra kölcsönhatás az állatokban, beleértve az embert is. Bár a mindkét párosodási rendszert képviselő törzsek a transzkriptom nagy részén osztoztak, ami a közelmúltbeli közös ősiséget támasztja alá, az evolúció sebességének elemzése egyedi génfák segítségével magas szubsztitúciós rátát és eltérést jelez a törzsek között. Összefoglalva, azt találtuk, hogy az anisogámia valószínűleg egyszer fejlődött ki az Allomycesben, más taxonokéhoz hasonló mechanizmusok segítségével.