Не всем существам нужно размножаться, чтобы произвести потомство. Такие животные, как акулы-зебры и рыбы-убийцы, переосмысливают то, что, как думали ученые, они знали о бесполом размножении.
Бесполое размножение удивительно распространено в животном мире
Не всем существам нужно размножаться, чтобы произвести потомство. Такие животные, как акулы-зебры и рыбы-убийцы, переосмысливают то, что, как думали ученые, они знали о бесполом размножении.
Хотя люди и млекопитающие вынуждены полагаться на секс для продолжения рода, у многих животных есть другие варианты. Морские звёзды, осы, мраморные раки, медузы и муравьи - это всего лишь несколько видов, которые могут размножаться бесполым путем.Среди позвоночных, или животных со спинными костями, бесполое размножение встречается реже. Однако калифорнийские кондоры, ящерицы—хлыстохвосты из Нью-Мексико и некоторые рыбы размножаются с помощью процесса, известного как партеногенез - греческое слово, два корня которого переводятся как "первичное создание".Тем не менее, ученые многого не знают о бесполых животных. Вот почему некоторые виды, такие как акулы-зебры и рыбы-убийцы, меняют то, что исследователи знают о бесполом размножении в природе.
Преимущества бесполого размножения.
Почему эти животные предпочитают отказываться от секса и откладывают яйца, содержащие, по сути, клонов? По словам Энн Мари Дион-Котэ, эволюционного молекулярного биолога из Университета Монктона в Канаде, есть вопрос получше: почему так много животных предпочитают заниматься сексом?“Секс дорого обходится животным”, - говорит Дион-Котэ. “Им нужно искать партнеров в окружающей среде”.“Вы передаете следующему поколению только половину своих генов”, - добавляет Энн Дэлзил, эволюционный физиолог из Университета Святой Марии. “Вы могли бы внести полный вклад и не брать попутчика, как это обычно делают самки с самцами”.Несмотря на компромиссы, позвоночные в подавляющем большинстве предпочитают заниматься сексом, а не клонировать себя.
Причина этого - фундаментальный вопрос без ответа в эволюционной биологии. Исследователи, которые достаточно долго думали на эту тему, часто обнаруживают, что ищут ответы в организмах, которые ломают стереотип — бесполых позвоночных.“Ученые любят изучать странности”, - говорит Дэлзиел. “Как вы нарушаете эту систему формирования новых эмбрионов с помощью секса? И что это говорит нам о том, как работает секс? ”Удивительное происхождение акулы-зебры
ST10 была первой акулой-зеброй, когда-либо рожденной в аквариуме Шедда в Чикаго. Гиды аквариума прозвали ее “Пузырьками” после того, как увидели, как она резвится в выбросах из масок для подводного плавания сотрудников, и название прижилось.В 2016 году Бабблз жила в одном номере с двумя неродственными самцами зебровых акул на выставке "Дикий риф". Когда она отложила кладку яиц, Лиза Уотсон, помощник директора аквариума по местообитаниям и эксплуатации, нырнула вниз, чтобы забрать их. Затем она позвонила генетику Джин Дюбак и попросила ее провести тест на отцовство.“Если вы когда—нибудь видели шоу Мори Повиша, когда он говорит:”Ты отец!" - мы на самом деле используем одни и те же генетические маркеры для тестирования акул на отцовство и материнство", - объясняет Кевин Фелдхайм, популяционный биолог из Чикагского полевого музея. Результаты были убедительными. Ни один из соседей Бабблз по комнате не был отцом ее клатча. Яйцеклетки были клонами, полученными в результате партеногенеза. Это был первый случай, когда кто-либо видел, как зебровая акула размножается бесполым путем, сожительствуя с жизнеспособными самцами. Раньше считалось, что зебровые акулы размножаются бесполым путем только в качестве последней отчаянной попытки передать свои гены в отсутствие жизнеспособного полового партнера. Эти результаты пробивают зияющую брешь в этой теории.“Мы думали, что знаем, что происходит, а теперь это вызывает еще больше вопросов”, - говорит Уотсон.Эти вопросы могут оказаться важными для выживания зебровых акул в дикой природе. Обитающих на дне плотоядных животных становится все меньше по всему ареалу вдоль береговых линий Индийского и Тихого океанов. К сожалению, клоны зебровых акул, как правило, погибают, не достигнув зрелости. Лучшее понимание того, когда (и почему) эти акулы переходят от полового размножения к бесполому, может помочь защитникам природы успешно разводить их в неволе.Рыба-убийца и гибридные клоны.
Хотя партеногенез, по-видимому, является проигрышной стратегией для зебровых акул, не всех бесполых потомков постигает та же участь. Гораздо дальше на север Далзиел и Дион-Котэ изучают выносливую рыбу, которая успешно клонирует себя в течение нескольких поколений.Муммичоги, также известные как грязевые пискари, представляют собой разновидность рыбы-убийцы размером с батончик Twix. Они, как правило, процветают вдоль атлантического побережья в солоноватой воде, где реки и водно-болотные угодья примыкают к океану. Между тем, полосатые киллифы, близкие родственники мумичога, обитают в основном в пресной воде на востоке Соединенных Штатов и являются одним из немногих видов позвоночных, которые, как известно, способны размножаться бесполым путем. Тем не менее, есть районы, не совсем соленые или совсем не соленые, где виды сосуществуют.Более десяти лет назад самец муммичога оплодотворил яйца полосатой киллифы. По крайней мере, одно из яиц дало начало женскому гибриду. Дочь была стерильной, но она также была довольно искусна в бесполом размножении. Она клонировала себя, ее дочери клонировали себя, их дочери клонировали себя… Спустя годы клоны этой рыбы стали многочисленными обитателями озера Портера в Новой Шотландии, Канада.“Гибридное потомство выглядит вполне нормально”, - говорит Энн Дэлзил. “В некоторых случаях они справляются лучше, чем один родительский вид”.На самом деле, муммичог и полосатая киллифиш довольно регулярно обмениваются генами. Дэлзиел и Дион Котэ нашли несколько гибридов, когда отправились на рыбалку в озеро Портер. Ни один из клонов не является сексуально жизнеспособным, но некоторым линиям может быть десятилетия или даже столетия.
Скрытые бесполые животные
В то время как бесполые матери избегают опасностей и затрат, связанных с сексом, асексуальность имеет свои собственные последствия. Главными из них являются то, что Дион-Котэ называет “генетическим тупиком”. Помимо случайных мутаций, бесполые матери передают один и тот же точный геном из поколения в поколение. Когда окружающая среда меняется таким образом, что клоны оказываются в невыгодном положении, все страдают от одинаковых последствий. Кроме того, вредные мутации могут накапливаться в течение поколений.
Дион Котэ объясняет, что традиционные знания в области эволюционной биологии предсказывают, что бесполые линии “в конечном итоге станут неадаптированными к окружающей среде”. Однако некоторые организмы, такие как киллифиш, опровергают это предположение.
За последнее десятилетие ученые выявили бесполое размножение у ряда новых видов. Многие из этих открытий произошли случайно. В прошлом году защитники природы зоопарка Сан-Диего собрали генетическую информацию о популяции калифорнийских кондоров .
Дэлзиел предсказывает, что по мере того, как генетическое тестирование станет дешевле и доступнее, будет выявлено гораздо больше бесполых видов. Насколько вам известно, эта певчая птичка, порхающая между деревьями в парке, может быть клоном. По состоянию на 2021 год ученые секвенировали полный геном только 0,2% известных видов животных.
“Если вы не смотрите на ДНК, чтобы увидеть, являются ли они клонами родителей, вы можете не знать”, - говорит Дэлзиел. “Там могут быть скрытые асексуалы”.
