Конечно, при тестировании у самок пятнистых гиен был обнаружен резкий рост уровня тестостерона во время беременности. Но, если не семенники, что может быть источником этого «мужского» гормона и как развивающемуся женскому плоду удается пережить его всесилие и при этом развить функционирующую репродуктивную систему?

Ответ кроется в том, как синтезируется тестостерон. Все половые гормоны — эстроген, прогестерон и тестостерон — образуются в виде холестерина. Этот стероид преобразуется под действием ферментов в прогестерон — гормон, обычно ассоциируемый с беременностью, предшествующий андрогенам, которые, в свою очередь, являются предшественниками эстрогенов. Эти «мужские» и «женские» половые гормоны могут превращаться из одного в другой и присутствуют у обоих полов.

«Нет такого понятия, как “мужской” или “женский” гормон. Это распространенное заблуждение. У всех нас одни и те же гормоны, — поделилась со мной Кристин Дреа по скайпу. — Различия между самками и самцами заключаются в количестве ферментов, которые превращают половые стероиды из одного в другой, а еще в распределении и чувствительности гормональных рецепторов».

Дреа — профессор Университета Дьюка и знает больше, чем кто-либо другой, о гормональном соотношении женской половой дифференциации. Она посвятила себя изучению так называемых «маскулинизированных» самок, включая пятнистую гиену, а также сурикатов и кольцехвостых лемуров.

Дреа является частью команды, которая установила источник тестостерона беременной гиены. Он происходит от менее известного андрогена под названием «андростендион», или А4, который на самом деле вырабатывается яичниками беременной самки. Эта форма андрогена известна как гормон-предшественник, поскольку под действием ферментов в плаценте он превращается либо в тестостерон, либо в эстроген.

У большинства беременных млекопитающих, вынашивающих самок, А4 преимущественно превращается в эстроген, но у пятнистой гиены он превращается в тестостерон. Этот «маскулинный» гормон оказывает влияние на развивающиеся гениталии и мозг женского плода, изменяя как половые органы, так и послеродовое поведение.

Исторически сложилось, что А4 вызывал мало интереса в качестве полового гормона: он был отвергнут как «неактивный» из-за того, что не взаимодействовал с известными андрогенными рецепторами. Но в настоящее время обнаружены рецепторы, благодаря которым можно предположить, что А4 оказывает прямое действие и, что более важно, его эффект может различаться в зависимости от пола плода.

«Появляется все больше публикаций, где высказывается предположение, что гормоны могут оказывать различное половое воздействие на разных животных. Все дело в количестве, продолжительности и сроке беременности», — сказала Дреа. Работа Дреа демонстрирует, что создание самки — далеко не пассивный процесс, в котором андрогены могут играть активную роль. «Тестостерон — не “маскулинный” гормон. Это обычный гормон, который, как правило, более ярко выражен у самцов, чем у самок», — повторила Дреа.

Очевидно, развитие самки гиены также должно находиться под динамическим генетическим контролем, чтобы противостоять подавляющему воздействию избытка андрогенов и при этом создать функциональную, хотя и эксцентричную, репродуктивную систему. Но как именно это происходит — до сих пор остается большой загадкой. Функциональные генетические этапы создания репродуктивных органов самки по-прежнему плохо изучены по сравнению с органами самцов.

Эта предвзятость проистекает из знаменитой, но ошибочной теории Йоста о половой дифференциации, которая объясняла, как отличить самца, но никогда не задавалась вопросом, как создается самка. Идея о том, что процесс создания может быть пассивным, очевидно, довольно нелепа — яичники требуют такой же активной сборки, как и семенники. И все же в течение пятидесяти лет система создания яичников «по умолчанию» оставалась неизученной.

«Половая дифференциация — это не описание того, как получаются самки и самцы. Речь шла только об изучении появления самцов. Десятилетиями людей устраивало, что они понятия не имели, как появляются самки. Люди просто отвечали: “Ну это пассивный процесс”», — рассказала Дреа.

В основополагающей публикации 2007 года о половом развитии млекопитающих развитие яичника названо terra incognita. Как утверждают ее авторы, преобладающее мнение о развитии яичников «по умолчанию» привело к «широко распространенному заблуждению о том, что не нужно предпринимать никаких активных генетических шагов для изучения или создания яичника или женских гениталий». Что, как иронично отмечают авторы, является «довольно удивительной ситуацией, учитывая важность этого органа для правильного женского развития и размножения».

Однако дела пошли в гору. Неисследованные земли развития яичников в настоящее время частично изучены, хотя их генетическая карта имеет намного больше пустых мест, чем та, что для семенников. Шовинистическое похмелье «Организационной концепции» сосредоточило генетические поиски половой детерминации исключительно на самцах; в их основе лежала охота за поиском неуловимого фактора, определяющего появление семенников; генетического триггера, который побуждает нейтральные эмбриональные гонадные клетки пробудиться от их полового индифферентного сна и трансформироваться в семенники (и начать накачивать тестостерон).

Генетический рецепт, который определяет пол, довольно запутанный по своей природе и включает в себя древний набор удивительно андрогинных генов.

Хаос хромосом

Можно подумать, что ответ на вопрос, как получается самка, — это пара XX хромосом. В конце концов, всех нас учат в школе, что эта аномальная пара половых хромосом определяет пол: самцы — XY, а самки — ХХ. Но дела с полом обстоят гораздо сложнее.

Система определения пола XY наиболее известна, потому что она встречается у млекопитающих наряду с некоторыми другими позвоночными и насекомыми. В этой системе у самок есть две копии одной и той же половой хромосомы (XX), в то время как у самцов — два вида половых хромосом (XY). Первое заблуждение заключается в том, что буквы X и Y обозначают форму хромосом: все хромосомы имеют форму сосисок, и их сходство с этими буквами, когда они спарены, совершенно случайно.

Самая первая Х-хромосома была обнаружена в 1891 году Германом Хенкингом, молодым немецким зоологом, который заметил нечто любопытное, осматривая семенники огненной осы (которая запутала всех еще сильнее, оказавшись пламенно-красной блестянкой, а не осой). Хромосомы находятся в клетках в виде совпадающих пар, но Хенкинг заметил, что во всех изученных им образцах была одна хромосома, у которой, по-видимому, не было подходящего партнера, из-за чего она оставалась в стороне. Он назвал ее X — математический символ, обозначающий неизвестное, — в честь ее таинственной природы. Хенкинг не связывал эту ставшую культовой, но в то же время загадочную нить ДНК с определением пола, а жаль, поскольку это могло бы сделать ученого довольно знаменитым. Вместо этого год спустя он бросил свои исследования в области цитологии и перешел к карьере в рыболовстве, которая была более прибыльной, но предлагала значительно меньше возможностей для научной славы.

Хромосома Y была обнаружена в репродуктивных органах мучного червя примерно четырнадцать лет спустя, в 1905 году, американкой Нетти Стивенс — женщиной-генетиком. Стивенс признала ключевую роль этой хромосомы в определении пола и даже немного прославилась за свой огромный прорыв. Та же самая хромосома была открыта более или менее одновременно мужчиной-ученым по имени Эдмунд Уилсон, которому досталась бóльшая часть славы. В конце концов эта хромосома была названа Y в подражение алфавитной системе, начатой Хенкингом. Стоит отметить, что благодаря своему небольшому — относительно X-хромосомы — размеру Y-хромосома все-таки напоминает букву, которой ее обозначили.

По сравнению с X, Y — это, по сути, хромосомный карлик: маленький и со значительно меньшим количеством генетического материала. Однако, когда дело доходит до хромосом, важен не размер, а то, что в них зашифровывается. И Y является хранилищем для очень важного гена, определяющего пол и называемого SRY (Sex-determining Region of the Y, определяющий пол участок Y-хромосомы).

В 1980-х годах лаборатории Питера Гудфеллоу в Лондоне удалось определить этот скромный фрагмент генетического кода как неуловимый фактор, влияющий на появление у людей семенников. Команда Питера Гудфеллоу обнаружила, что наличие SRY оказалось решающим первым генетическим шагом в запуске нейтральных половых клеток гонад плода, которые развиваются в семенники и начинают вырабатывать тестостерон. Без него изначальные данные, присущие обоим полам, в более неторопливом темпе созревают в эмбриональные яичники.

Открытие наделало много шума. Наконец-то был обнаружен главный фактор, определяющий пол млекопитающих, а заодно и местонахождение «концентрата маскулинности». SRY оказался тем самым недостающим триггером для ряда генов, которые программируют развитие яичек — путь, определяющий становление самцов.