Jeden gen zmienia płeć

Jak zmienić kobietę w mężczyznę? Wystarczy wyłączyć jeden jedyny gen i urodzi się chłopiec z kobiecym zestawem chromosomów. - Świat genów płci jest dziwniejszy, niż nam się śniło - przyznają autorzy odkrycia.

Włoscy i francuscy genetycy opisali właśnie na łamach "Nature Genetics" nietypową rodzinę z południowej Italii. Żyje w niej czterech braci, z wyglądu i zachowania całkiem normalni (choć bezpłodni) mężczyzni, tyle że pozbawieni "męskiego" chromosomu Y.

Okazuje się, że nie jest on konieczny, żeby z kobiecego zarodka (z dwoma chromosomami X) powstał mężczyzna. W tym celu wystarczy popsuć pewien gen - i to w dodatku taki, który nie znajduje się na chromosomach płci. To jeden z pierwszych "genów kobiecości", na jakie natrafiono.

Genetyczny samiec

Już wcześniej było wiadomo, że tak naprawdę płeć nie zależy od rodzaju chromosomów. Wbrew szkolnej wiedzy, że obecność dwóch X oznacza płeć żeńską, a zestaw XY to chłopiec, sprawa nie jest tak prosta.

Sekret tkwi w genach kierujących rozwojem płci, choć ich poszukiwania długo były bezskuteczne. Dopiero po 25 latach odkryto na chromosomie Y gen, który daje sygnał do tworzenia jąder i produkcji męskich hormonów płciowych. Opisano go w 1990 roku, nazwano SRY i potwierdzono, że odgrywa kluczową rolę w rozwoju organizmu płci męskiej.

Jak udało się do tego dojść? Zdarzają się (i to wcale nie tak rzadko) kobiety wyposażone w chromosomy XY zamiast XX. Badania wykazały, że co piąta z nich ma wadliwą kopię genu SRY. To właśnie to uszkodzenie sprawiało, że rozwój zarodka przebiegł drogą "kobiecą" zamiast "męską".

Później odkrywano kolejne geny związane z płcią, dziś znamy ich przynajmniej kilkanaście (DAX1, FOXL2, WNT4, SF1, WT1, SOX9, XH2, LHX9, EMX2, FGF9, M33, GATA4, FOG2 ). Co ciekawe, większość z nich wcale nie jest umieszczona na chromosomach płciowych, często są jednak włączane lub wyłączane przez gen SRY. I niemal wszystkie decydują o cechach męskich.

Przez lata utrwaliło się więc przekonanie o biernym charakterze tworzenia płci żeńskiej. Sądzono, że jeśli podczas rozwoju zarodka nie działają "męskie geny", to rozwija się kobieta (lub samica w przypadku zwierząt).

Znani byli mężczyźni, którzy mieli "kobiecy zestaw" chromosomów XX, ale niemal w każdym takim przypadku w ich żeńskich chromosomach znajdowano wbudowany kawałek męskiego chromosomu Y, zawierający gen SRY. To wymieszanie chromosomów musiało nastąpić podczas produkcji plemników w organizmie któregoś z ich męskich przodków.

Teoria się więc potwierdzała: mężczyzna się rodzi wtedy, kiedy ma działający "gen męskości", niezależnie od typu chromosomów płciowych. A kiedy nie ma takiego genu, powstaje kobieta.

"Gen kobiecości" odkryty

Jednak odkrycie opisane w najnowszym "Nature Genetics" wywraca tę koncepcję do góry nogami. Prof. Giovanne Camerino z uniwersytetu we włoskiej Pawii wraz z francuskimi kolegami z uniwersytetu w Nicei przebadał czterech braci, którzy byli pozbawieni chromosomu Y, i nie znalazł w nich męskiego genu SRY. Skąd więc, u licha, wzięły się u nich jądra (niezdolne wprawdzie do produkcji sprawnych plemników) i wszystkie męskie cechy?

Istniały dwie możliwe odpowiedzi - albo włączył się jakiś nieznany dotąd "gen męskości", albo doszło do uszkodzenia ważnego "genu kobiecości", którego aktywność jest konieczna do powstania organizmu płci żeńskiej.

Wstępne analizy sugerowały, że gen odpowiedzialny za zmianę płci (i prawdopodobnie także za problemy ze skórą) znajduje się na pierwszym chromosomie. Naukowcy rzucili się na niego z pasją. Udało im się zawęzić obszar poszukiwań do kawałka chromosomu składającego się "zaledwie" z 15 mln nukleotydów ("liter" nici DNA). Na tym kawałku zakodowanych jest ok. 190 genów. Sprawdzano je po kolei u wszystkich chorych członków rodziny, szukając jakiejś wady. W 90. z badanych genów znaleziono błąd: do DNA wkradła się jedna jedyna dodatkowa "literka", zmieniając sens zapisu. Powstające białko było dużo za krótkie i nie mogło działać poprawnie. Genem tym okazał się RSPO1 kodujący przedstawiciela niedawno poznanej rodziny białek - R-spondyn regulujących aktywność wielu innych genów. Naukowcy stwierdzili, że RSPO1 włącza się na bardzo wczesnym etapie rozwoju zarodka, w momencie kluczowym dla decyzji o przyszłej płci. Gen ten jest najbardziej aktywny w komórkach układu moczowo-płciowego, przy czym widać wielokrotnie większą jego produkcję w przyszłych jajnikach niż jądrach. Wszystko wskazuje więc na to, że RSPO1 jest jednym z najważniejszych sygnałów decydujących o rozwoju jajników i produkcji żeńskich hormonów płciowych.

W ten sposób okazało się, że płeć żeńska nie jest jedynie "brakiem męskości", ale rezultatem aktywnego procesu wymagającego działania pewnych genów.

Genów niepozwalających na włączenie się "męskiego programu" tworzenia zarodka. Dopiero gdy one ulegną uszkodzeniu (jak w przypadku mężczyzn opisanych w "Nature Genetics"), do głosu mogą dojść geny prowadzące do rozwoju mężczyzny.

Czy to nie zdumiewające, że wystarczy wyłączyć jeden gen, by z normalnej kobiety uczynić (niemal) pełnowartościowego mężczyznę?

Autor jest pracownikiem Centrum Nauki "Kopernik" i dziennikarzem "Przekroju"