Отцовский ген помогает эмбриону питаться

Во время внутриутробного развития эмбрион понуждает мать делиться с ним питательными веществами с помощью отцовского генетического наследства.

Беременной матери нужно делиться питательными веществами с эмбрионом. Между ними должен быть правильный баланс: если мать будет отдавать слишком много энергии эмбриону, ей станет плохо, если, наоборот, она будет оставлять слишком много себе, ребёнок получится в прямом смысле недоразвитым. Очевидно, что должен быть какой-то молекулярно-генетический механизм, который помогает этот баланс установить. Такой механизм действительно есть, и, как пишут в Cell Metabolism сотрудники Кембриджского университета, он больше похож на перетягивание каната между матерью и эмбрионом.

Исследователи экспериментировали на мышах с геном Igf2, который кодирует белок под названием инсулиноподобный фактор роста-2. Во время беременности его синтезируют особые клетки плаценты, влияя на материнский обмен веществ: белок LGF2 из плаценты через гормоны-посредники действует на поджелудочную железу и печень, понуждая их поддерживать в крови высокий уровень глюкозы и жиров. Если ген Igf2 будет слишком активен, плод в буквальном смысле объестся питательных веществ и получится слишком большим, если ген Igf2 будет работать слишком слабо, плод получится маленьким, а то и вовсе остановится в росте. Потомство, у которого во время внутриутробного развития плохо работал Igf2, в будущем с большой вероятностью получит проблемы с обменом веществ.

Однако любой ген приходит к нам как минимум в двух копиях: одна копия — на материнской хромосоме в яйцеклетке, вторая копия — на такой же хромосоме в сперматозоиде. Материнские и отцовские копии генов не обязательно работают вместе, нередко та или иная копия отключается. Происходит то, что называется генным импринтингом, когда активность генов зависит от того, пришли ли они от отца или от матери. У млекопитающих есть около сотни генов с отцовским или материнским импринтингом, когда работает только одна копия гена; ещё есть гены, у которых обе копии активны, но активность проявляется по-разному в зависимости от происхождения.

Ген Igf2, от которого зависит питание эмбриона, работает отцовской копией, материнская же молчит. То есть именно отцовский Igf2 понуждает мать делиться с эмбрионом питательными веществами; материнский организм, чтобы не начать голодать самому, должен как-то ограничивать эгоистическое поведение эмбриона и его отцовского Igf2. Очевидно, здесь многое зависит от той версии гена, которая досталась ребёнку от отца, но, скорее всего, с материнской стороны есть какой-то аппарат, позволяющий ограничивать активность Igf2. Но, как было сказано выше, если отцовский Igf2 перестаёт работать, мать сажает эмбрион на голодный паёк.

С эволюционной точки зрения эта ситуация иллюстрирует разные интересы мужского и женского пола: для отца важно, чтобы потомство получилось как можно крепче и здоровее, а значит, ему нужно обеспечить максимально выгодный старт; для матери важно пережить эту беременность, выкормить детёныша а потом иметь возможность родить ещё.