Исследователи из Нью-Йоркского университета и Университета Дьюка впервые описали червя, который обитает на планете в течение 18 миллионов лет.
Особенность этого вида (он называется Diploscapter pachys) заключается в том, что его представители могут размножаться лишь бесполым путём. Но самый интересный вопрос: как им удалось не попасть в эволюционный тупик? Дело в том, что это неизбежная участь организмов, которые не практикуют половое размножение.
“Учёные пытались понять, как некоторые животные могут выживать в течение миллионов лет без секса, потому что такое строгое долгосрочное воздержание очень редко встречается в животном мире”, — объясняет один из соавторов исследования профессор Дэвид Фитч (David Fitch).
По его словам, этот феномен противоречит общепринятому мнению о том, что для устранения вредных мутаций и адаптации к изменяющейся среде требуется половое размножение. Так что понимание подобного явления играет огромную роль для эволюционной генетики.
Фитч поясняет: в краткосрочной перспективе наследование копий генов обоих родителей обычно обеспечивает хорошую защиту от мутаций. А в долгосрочной перспективе половое размножение позволяет потомству адаптироваться к меняющимся условиям с течением времени: генетические перетасовки и рекомбинации создают более вариативные геномы. При бесполом размножении такого не происходит, из-за чего животные, как правило, быстро выбирают. В связи с этим для генетиков и биологов оставалось загадкой, как некоторые “асексуальные” живые организмы выживали на протяжении многих поколений.
Пролить свет на эту загадку помог червь Diploscapter pachys. Это крошечное прозрачное беспозвоночное относится к типу нематод или круглых червей. Его близкие родственники – нематоды вида Caenorhabditis elegans, которые часто используются для биомедицинских исследований.
Однако, в отличие от Caenorhabditis elegans, Diploscapter pachys является бесполым. Выяснив это, учёные решили секвенировать геном этого вида и найти его место на генеалогическом древе.
Оказалось, что эти бесполые нематоды обитали на Земле уже 18 миллионов лет назад. Как и многие другие организмы, которым чуждо половое размножение, эти черви развили особый процесс создания зародышевых клеток. По сути они просто клонируют себя, рассказывает Фитч. Соответственно, ни о какой рекомбинации или перестановке генов при таком размножении и речи быть не может.
Более того, при изучении хромосом Diploscapter pachys специалисты выяснили, что эти черви имеют лишь одну пару хромосом. Наличие одной хромосомы и её “резервной копии” характерно лишь для двух видов – муравья Myrmecia pilosula и паразитического круглого червя Parascaris univalens. Те же Caenorhabditis elegans, например, имеют 5-7 хромосом. Команда решила узнать, как структурирована одиночная хромосома необычных червей. Оказалось, именно в этом и кроется их секрет.
Diploscapter pachys объединил шесть хромосом своих предков в единую и при этом отказался от мейоза. Этот процесс, в ходе которого формируются половые клетки, подразумевает перетасовку генов и сокращение числа хромосом в два раза. В результате возникают новые комбинации генов, благодаря чему потомство сохраняет генетическое разнообразие родителей. Проще говоря, этот организм собрал всё разнообразие генов в одной хромосоме, а затем предотвратил потерю этого разнообразия.
“Diploscapter pachys компенсируют недостатки бесполого размножения тем, что сохраняют генетическую вариативность и даже дополняют её. По иронии судьбы, это достигается за счёт того, что между копиями генов нет рекомбинации. В противном случае различия между ними могли быть потеряны. Фактически Diploscapter pachys избавился от нескольких генов, необходимых для создания рекомбинационного механизма, характерного для полового размножения”, — заключает Дэвид Фитч.
Более подробно хитрый механизм выживания нематод описывается в статье, опубликованной в издании Current Biology.
Кстати, ранее мы рассказывали о ещё одном способе “девственного” размножения – партеногенезе, при котором самец или самка производит потомство без участия партнёра. Такое размножение характерно, к примеру, для змей и рыб. Причём среди последних встречаются как матери-одиночки, так и отцы.
Автор: Юлия Воробьёва