조류 배아의 모체 안드로겐 대사의 가소성

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 8083(2023) 이 기사 인용

193 액세스

측정항목 세부정보

어미는 비유전적 정보를 새끼에게 전달하여 자손 표현형에 영향을 미칠 수 있으며, 이는 변동하는 환경에서 새끼의 발달 궤적을 조정할 수 있는 유연한 도구를 제공합니다. 어머니는 형제 계층 구조에서 자손의 위치와 관련하여 동일한 번식 시도에서 차등적으로 자원을 할당할 수 있습니다. 그러나 서로 다른 위치의 배아가 모체 신호에 반응하여 가소성이 있어 잠재적으로 모계 갈등을 일으킬 수 있는지 여부는 아직 불분명합니다. 우리는 산란 시 두 번째 산란 알의 산모 안드로겐 수준이 첫 번째 산란 알보다 높은 두 개의 알 클러치를 낳는 바위 비둘기(Columba livia)를 사용하고 산모 안드로겐의 배아 대사의 가소성을 조사했습니다. 우리는 실험적으로 첫 번째 난자의 안드로스텐디온과 테스토스테론 수치를 두 번째 난자에 존재하는 수준으로 높이고 3.5일 배양 후 안드로겐 수치와 주요 대사산물(에티오콜라놀론 및 접합 테스토스테론)의 변화를 측정했습니다. 우리는 안드로겐이 증가된 계란이 산란 순서나 초기 안드로겐 수준 또는 둘 다에 따라 다른 정도의 안드로겐 대사를 보인다는 것을 발견했습니다. 우리의 발견은 배아가 산모의 신호에 따라 산모의 안드로겐 수준에 반응하여 특정 가소성을 가지고 있음을 나타냅니다.

어미는 유전자를 통해 정보를 전달하는 것뿐만 아니라 영양소, 면역 인자, 호르몬과 같은 비유전적 신호를 전달함으로써 자손의 발달에 영향을 미칠 수 있습니다. 이러한 전달은 환경 변동에 따라 자손의 발달 궤적과 최종 표현형을 조정하는 도구를 어머니에게 제공하는 모성 환경에 따라 달라질 수 있으며, 소위 적응형 예상 모성 효과1를 통해 체력에 기여합니다. 지난 수십 년 동안 영양분, 호르몬과 같은 자원과 신호를 모두 사용하여 배아를 노출하거나 알을 차등 공급함으로써 그러한 효과가 이미 출생 전에 발생한다는 것이 점점 더 분명해졌습니다(예: 곤충2,3, 파충류4,5,6, 조류7,8,9) 포유류10,11). 조류의 전형적인 예는 동일한 번식 시도에서 알을 낳는 순서에 따라 달라지는(종종 증가하는) 안드로겐의 모체 전달입니다7. 이러한 변화는 좋은 먹이 조건에서 일찍 낳은 알의 비용으로 나중에 낳은 알의 발달을 촉진하지만, 열악한 먹이 조건에서는 나중에 낳은 알의 조기 생존을 감소시켜 무리 크기 감소를 초래합니다12,13.

지금까지 산후 단계에서 어머니의 역할과 어머니의 호르몬이 자손에게 미치는 영향을 이해할 수 있는 광범위한 연구가 축적되었습니다. 동시에, 배아가 단순히 산모 신호의 수동적 수신자가 아닐 수도 있다는 증거가 늘어나고 있습니다14,15. 잘 알려진 예는 산모의 생리에 영향을 미치는 태반 호르몬을 분비하여 산모의 혈당과 혈압을 증가시킴으로써 영양 가용성을 높일 수 있는 인간 태아의 경우입니다16. 이러한 사례는 모자 갈등의 초기 표현으로 해석되었습니다17. 이는 이론7,14,15,18에 의해 예측된 상황적 단서에 따라 배아가 반응에서 어느 정도 가소성인지에 대한 의문을 제기합니다.

수년에 걸쳐 난생 종에 대한 기술 및 실험 연구를 통해 이들 종의 난황에 상당한 양의 모체 기원 호르몬이 자손 발달에 유익한 영향과 해로운 영향을 미치는 것으로 밝혀졌습니다7,19,20,21,22,23 ,24,25. 현재 여러 연구에서 모체 호르몬을 다른 호르몬6,26,27,28,29로 전환하는 데 있어 배아의 적극적인 역할이 밝혀졌습니다. 이러한 대사는 중요한 생물학적 효과를 가질 수 있는 발생 초기에 이미 발생하며, 에티오콜라놀론이 신경스테로이드로 기능하는 것과 같이 직접적으로 기능하거나30 비활성 접합체가 나중에 배아 발생 중에 활성 자유 형태로 다시 전환되는 것과 같이 간접적으로 기능합니다6. 그러나 모체 물질의 신진 대사가 상황에 맞는 신호에 따라 배아에 의한 활성 소성 반응 전략인지 여부는 잠재적으로 자신의 개인 건강 최적에 맞게 표현형 발달을 맞춤화하는 것이 불분명합니다.