Na temperaturno-spolni osi želv

Raziskovalna skupina je v reviji Science podala razlago genetskega mehanizma, ki odloča o razvoju spola pri želvah vrste okrasna gizdavka. Po mnenju avtorjev in avtoric raziskave so njihovi izsledki uporabni za razlago razvoja spolnih znakov pri številnih živalskih vrstah, pri katerih je določitev spola odvisna od okoljskih dejavnikov - na primer temperature - v času razvoja zarodkov.     

Razvoj spolnih karakteristik je pri živalih izredno kompleksen postopek, pri katerem mora priti do nadzorovanega izražanja množice genov, ki na koncu privedejo do razvoja določenega spola. A kljub svoji kompleksni naravi je ponavadi razvoj spola vezan le na nekaj ključnih dogodkov. Pri ljudeh je ponavadi to prisotnost ali odsotnost spolnega kromosoma Y. Pri nekaterih plazilcih, med drugim določenih vrstah krokodilov in želv, pa je razvoj spola odvisen od temperature, pri kateri se inkubirajo jajca. Manj pa je znanega o tem, kakšen je od temperature odvisen molekularni mehanizem, ki odloča o razvoju spola. 

Pretekle raziskave so že pokazale, da je za določitev spola pri želvah pomembno izražanje določenih genov, ki vodijo v razvoj moškega spola. V primeru, da se tekom razvoja zarodka ti geni ne izražajo, bo razvoj potekal v smeri ženskega spola. Ker so geni v celicah pogosto hierarhično urejeni - to pomeni, da je izražanje več genov pod nadzorom skupnega regulatornega proteina - se zastavlja vprašanje: Kateri je ta ključni regulator za razvoj spola? Avtorji in avtorice študije so pokazali, da je razvoj spola pri želvah okrasnih gizdavkah pod nadzorom proteina STAT3. 

Če je protein STAT3 tekom razvoja zarodka v jajcu v aktivni obliki, potem se bodo potomci razvili v osebke ženskega spola. Nasprotno pa bo neaktivni protein privedel do razvoja moškega spola. Izsledki raziskave so pokazali, da aktivni STAT3 z vezavo na specifično mesto na genomu prepreči razvoj moških spolnih žlez v zarodkih, odsotnost teh žlez pa nato vodi v razvoj potomk ženskega spola.

Ker je razvoj spola pri želvah odvisen od temperature okolja, so raziskovalke in raziskovalci sklepali, da je aktivnost proteina STAT3 pod nadzorom mehanizma, ki se odziva na spremembe v temperaturi. Avtorji raziskave so na podlagi preteklih raziskav uspeli povezati aktivacijo regulatorja STAT3 s količino kalcijevih ionov v celici. Njihov model predvideva, da se na membrani zarodnih celic takrat, ko se jajca inkubirajo v okolju s temperaturo vsaj 31 stopinj Celzija, odprejo od temperature odvisni ionski kanalčki. Odprti kanalčki spustijo v notranjost celice zadosti kalcijevih ionov za aktivacijo STAT3. V hladnejših okoljih se kanalčki ne odprejo, zaradi česar ostane regulator neaktiven in se lahko razvijejo moške spolne žleze.

Protein STAT3 ni prisoten zgolj pri želvah okrasnih gizdavkah, temveč je pomemben regulator pri mnogih vrstah. Avtorji in avtorice raziskave tako sklepajo, da je najverjetneje pomemben tudi pri drugih vrstah, pri katerih je razvoj spola nadzorovan z okoljskimi dejavniki. V primeru, da ta dejavnik ni temperatura, je aktivacija STAT3 najverjetneje povezana z drugačnim mehanizmom, ki se odziva na določeno značilnost okolja. Za razvozlanje posebnosti mehanizma pri drugih vrstah pa bo treba počakati na raziskave vsake posamične vrste. 

V hladnem okolju se je inkubiral Arne.