В геноме бесполых червей каким-то образом оказались следы рекомбинации генов, которых без полового размножения там быть не могло.
фото: © Dr. Norbert Lange/Shutterstock/FOTODOM
Ученые обнаружили, что коловратки, которые отказались от полового размножения десятки миллионов лет назад, не отстают в эволюционной гонке от паразитов и болезней благодаря пока неизвестному механизму обмена генами с сородичами. Об этом пишет ТАСС со ссылкой на результаты работ, опубликованных научным журналом Nature Communications.
Ученые предполагают, что первые многоклеточные животные, которые появились на Земле примерно 550 млн лет назад, сперва размножались бесполым путем. При этом к половому размножению они перешли достаточно быстро, научившись обмениваться хромосомами и комбинировать генетический материал.
Согласно гипотезе Черной королевы, половое размножение возникло благодаря паразитам и вирусам, которые могут эволюционировать быстрее своих бесполых жертв. Недавно ученые нашли первые свидетельства ее справедливости: они обнаружили, что рачки-дафнии, которые отказались от полового размножения, быстро потеряли стойкость к болезням и паразитам.
Исключением из этого правила ученые считают так называемых бделлоидных коловраток (Bdelloidea) – микроскопических беспозвоночных, которые прожили после отказа от полового размножения несколько десятков миллионов лет. Эта особенность давно привлекает внимание биологов-эволюционистов. Они пытаются понять, почему эти черви до сих пор не вымерли, "нарушая" главные законы эволюции.
Ольга Вахрушева из Сколковского института науки и технологий и ее коллеги нашли намеки на то, что на самом деле коловратки не полностью отказались от обмена генами и комбинирования генетического материала. На эту мысль их натолкнули наблюдения за тем, как менялась структура генома особей из 11 линий коловраток, выращенных в лабораториях из одиночных особей, пойманных в дикой природе.
Расшифровав ДНК представителей каждой подобной группы коловраток, биологи сопоставили структуру их геномов между собой. Они изучили наборы мелких и крупных мутаций, отличающих их друг от друга. Ученых интересовали некоторые особенности в характере распределения мелких мутаций в разных копиях генов, которые показывают, размножается ли их обладатель половым или бесполым путем.
К удивлению биологов, в геноме коловраток оказались сегменты со следами рекомбинации генов. Они могли появиться при половом размножении, но не при формировании клонов. Столкнувшись с этим, Вахрушева и ее коллеги перепроверили данные и детально проанализировали их, пытаясь найти альтернативные объяснения.
Этого им сделать не удалось. То есть коловратки каким-то образом обмениваются генетическим материалом и "перемешивают" его. Как это происходит, пока не понятно. Однако ученые предполагают, что в этом процессе может быть задействован некий аналог мейоза – процесса формирования половых клеток с одиночным набором хромосом, или же генетическая трансформация – прямой захват ДНК из окружающей среды.
Сами ученые склоняются в сторону второго сценария, так как в его пользу говорят некоторые особенности в распределении наборов мутаций в геномах коловраток, несовместимые даже с самыми необычными формами мейоза, существующими в природе. Дальнейшие эксперименты и наблюдения за эволюцией геномов этих червей, как надеются исследователи, дадут однозначный ответ на этот вопрос.
