Abstract
Przewiduje się, że dymorfizm wielkości gamet między płciami (anisogamia) wyewoluował z systemu izogamicznego, w którym płcie mają jednakowej wielkości, monomorficzne gamety. Chociaż adaptacyjnych wyjaśnień ewolucji anizogamii jest wiele, brakuje nam porównywalnego wglądu w zmiany molekularne, które powodują przejście od monomorfizmu do dimorfizmu. Podstawowy klad grzybów Allomyces dostarcza wyjątkowych możliwości badania zmian genomowych, które są związane z tym przejściem u blisko spokrewnionych gatunków, wykazujących izogamiczne lub anizogamiczne systemy kojarzenia. Gatunki anizogamiczne wykazują dymorfizm płciowy w wielkości gamet, ich liczbie, pigmentacji i ruchliwości. Sekwencjonowaliśmy transkryptomy pięciu izolatów Allomyces reprezentujących dwa systemy kojarzenia, w tym fenotypy męskie i żeńskie u gatunków anizogamicznych. Przeprowadzona w MESQUITE rekonstrukcja stanu cech ancestralnych z wykorzystaniem transkryptomów de-novo wykazała, że anizogamia prawdopodobnie wyewoluowała raz u Allomyces i jest cechą pochodną, jak przewidywano w teorii. Stwierdziliśmy, że stadia płciowe Allomyces wykazują ekspresję homologów kilku genów, o których wiadomo, że są zaangażowane w determinację płci u organizmów modelowych, w tym u Drosophila i człowieka. Co więcej, ekspresja homologów CatSper w próbkach płci męskiej i żeńskiej w naszej analizie wspiera hipotezę, że interakcja gamet u anizogamicznych gatunków Allomyces może obejmować podobne zdarzenia molekularne, jak interakcja jajo-plemnik u zwierząt, w tym u ludzi. Chociaż szczepy reprezentuj±ce oba systemy kojarzenia maj± wspólny transkryptom, co wskazuje na niedawne wspólne pochodzenie, to analiza tempa ewolucji z wykorzystaniem indywidualnych drzew genowych wskazuje na wysoki współczynnik substytucji i dywergencji między szczepami. Podsumowując, stwierdzamy, że anizogamia prawdopodobnie wyewoluowała raz u Allomyces, wykorzystując mechanizmy zbieżne z tymi u innych taksonów.