Samicy myszy wyrosły jądra. Wystarczyła drobna zmiana w genomie

Determinacja płci to mechanizm biologiczny, który decyduje o tym, jaką rolę w reprodukcji przyjmie dany osobnik. Choć najczęściej kojarzymy go z podziałem na samce i samice, biologiczna rzeczywistość jest znacznie bogatsza. Wiele gatunków stawia na hermafrodytyzm, pozwalający jednej istocie funkcjonować jako obie płcie naraz, co znacząco zwiększa szanse na przetrwanie i wydanie potomstwa w trudnych warunkach. Niektóre organizmy idą o krok dalej, całkowicie rezygnując z obecności dwóch płci - są one naturalnie niebinarne.

Płeć genetyczną zwierząt definiują specyficzne kombinacje chromosomów - w tym systemy XY (występujący u człowieka), ZW, UV czy X0. U części zwierząt, np. u niektórych gadów, o płci potomstwa decydują czynniki zewnętrzne, takie jak temperatura otoczenia w trakcie rozwoju płodu. Co więcej, niektóre ryby i rośliny wykazują niezwykłą elastyczność, zmieniając płeć w trakcie swojego życia pod wpływem sygnałów środowiskowych lub cykli biologicznych.

Podstawowym narzędziem ustalania płci u człowieka jest obserwacja zewnętrznych narządów płciowych tuż po narodzinach, jednak nie daje ona stuprocentowej pewności. Nie może ona wykluczyć choćby interseksualności (interpłciowości), czyli stanu, w którym cechy płciowe (genitalia, gonady, chromosomy) nie są wyłącznie męskie lub żeńskie. Szacuje się, że taka różnorodność cech występuje u ok. 1,7 proc. populacji. Należy przy tym podkreślić, że interpłciowość dotyczy sfery biologicznej, a nie tożsamości płciowej. Nie jest też chorobą.

Co konkretnie odpowiada za takie bądź inne gonady - niezależnie od płci? Najnowsze odkrycie naukowców pod kierunkiem Nitzan Gonen z Uniwersytetu Bar-Ilan w Izraelu wykazało, że zaledwie jedna drobna zmiana w niekodującym regionie genomu embrionów myszy może doprowadzić do całkowitego odwrócenia rozwoju narządów płciowych. Odkrycie to jest o tyle zaskakujące, że dotyczy żeńskich zarodków o chromosomach XX, które pod wpływem modyfikacji genetycznej wykształciły męskie jądra i zewnętrzne narządy płciowe.

Kluczowym czynnikiem odpowiadającym za rozwój męskich bądź żeńskich genitaliów okazał się gen Sox9. To w nim - zdaniem autorów badania - toczy się prawdziwa "wojna płci". W typowych warunkach u samic jest on tłumiony, co pozwala na rozwój jajników. U samców natomiast jego aktywność uruchamia proces powstawania jąder. Za kontrolę tego genu odpowiada specyficzny fragment DNA zwany "wzmacniaczem 13" (Enh13), który sam w sobie nie jest genem, lecz elementem regulacyjnym.

Choć już wcześniejsze badania sugerowały, że usunięcie Enh13 u samców (XY) prowadzi do wykształcenia narządów żeńskich, do tej pory nie sądzono, by modyfikacja tego obszaru mogła wpłynąć również na płeć żeńską.

Naukowcy udowodnili jednak, że Enh13 pełni rolę kluczowego przełącznika. "Nasze odkrycia identyfikują Enh13 jako centralny węzeł regulacyjny, integrujący przeciwstawne sygnały specyficzne dla płci, działając tym samym jako przełącznik binarny decydujący o losie gonad" - tłumaczą autorzy badania opublikowanego 9 kwietnia w prestiżowym czasopiśmie "Nature Communications". Jak doszło do tego odkrycia?

Podczas eksperymentów badacze wprowadzili subtelne zmiany w strukturze Enh13, polegające na usunięciu zaledwie trzech nukleotydów lub dodaniu tylko jednej litery kodu genetycznego w miejscu wiązania białek regulacyjnych. Okazało się, że taka minimalna ingerencja wystarczyła, by u myszy z parą chromosomów XX i dwiema kopiami zmodyfikowanego "wzmacniacza" doszło do nieprawidłowej aktywacji genu Sox9.

Wskutek tego embriony, które genetycznie powinny być samicami, wykształciły tkankę jądrową oraz męskie narządy rozrodcze, zmieniając płeć fenotypową (jej zewnętrzny obraz) na męską. Co istotne, myszy posiadające tylko jedną zmienioną kopię Enh13 rozwijały się typowo, co sugeruje, że mechanizm ten wymaga pełnej modyfikacji obu alleli.

Znaczenie tego odkrycia wykracza daleko poza biologię myszy. Jak wyjaśnia Katie Ayers, badaczka genetyki z Murdoch Children's Research Institute w Australii, badany region DNA u myszy jest niemal identyczny u ludzi i ma kluczowe znaczenie dla determinacji płci człowieka, podobnie jak innych ssaków. "To badanie jest pierwszym, które odkrywa mechanizmy, które determinują, czy embrion rozwinie jajniki, czy jądra" - podkreśla ekspertka.

Obecnie szacuje się, że blisko 50% przypadków zaburzeń rozwoju płci u ludzi pozostaje bez diagnozy genetycznej, jako że standardowe badania skupiają się głównie na genach kodujących białka. Nowe odkrycie sugeruje tymczasem, że przyczyn tych zaburzeń należy szukać właśnie w obszarach niekodujących, takich jak Enh13, które dotąd były pomijane. Jeśli diagnostyka rozszerzy się o ich analizę, wówczas pacjenci, którzy latami czekali na odpowiedź, dlaczego ich rozwój biologiczny przebiegł inaczej, będą mogli wreszcie otrzymać konkretną diagnozę genetyczną.

Źródła:

1. Abberbock, E., Ridnik, M., Stévant, I. et al. A single-nucleotide enhancer mutation overrides chromosomal sex to drive XX male development. Nat Commun 17, 3186 (2026). DOI: 10.1038/s41467-026-71328-9
2. Fieldhouse, R. Female mice grow testes after this single DNA tweak. Nature (News, 2026). DOI: 10.1038/d41586-026-01120-8