Двустворчатые моллюски крадут друг у друга гены

После слияния половых клеток двустворчатые моллюски рода Corbicula избавляются от генов, пришедших в эмбрион с "женской половиной".

Но иногда, особенно при захвате половых клеток родственного вида, моллюск ухитряется удержать часть генов у себя и тем самым разнообразить свой геном.

В эволюции существует незыблемое правило: у организмов без полового размножения нет будущего. Бесполое размножение производит фактически клонов, каждый потомок несёт точную копию генома родителя; это менее хлопотное и дорогое занятие, но оно не позволяет избавиться от вредных мутаций и не служит повышению генетического разнообразия. При половом размножении гены в потомке комбинируются от разных родителей, и за счёт такого смешивания получается новая сумма признаков, образующая абсолютно индивидуальный организм. За счёт такого же перемешивания генов из популяции устраняются вредные мутации (они могут перейти от родителя к одним потомкам и не попасть к другим; если часть поколения погибнет, а часть выживет, мутация уйдёт из популяции). Напротив, организмы с исключительно бесполым размножением лишь накапливают вредные мутации, не имея возможности избавиться от них, что ведёт к гибели вида в целом.

Поэтому нет ничего удивительного в том, что организмы, практикующие бесполое размножение, стараются найти лазейки, позволяющие им время от времени перемешивать свои гены. Часто бывает, что один и тот же бесполый вид иногда может переходить на половое размножение. Есть специфические случаи, вроде отдельных коловраток, могущих заимствовать гены от неродственных групп - бактерий, грибов и растений. Некоторые виды формально имеют пол, но при этом потомство развивается либо из неоплодотворённой яйцеклетки (партеногенез), и тогда все дети являются клонами "матери", либо из мужской половой клетки (андрогенез), и тогда все дети - клоны "отца". Виды с партеногенезом иногда производят самцов, чтобы устроить себе перетряску генов.

А вот виды с андрогенезом поступают порой довольно причудливым образом, как об этом рассказывают исследователи из Техасского университета в Остине (США) и Университета Гумбольдта в Берлине (ФРГ). В статье, опубликованной в журнале PNAS, учёные описывают размножение двустворчатых моллюсков рода Corbicula.

Corbicula fluminea - дальневосточные двустворчатые моллюски, перебравшиеся от берегов Китая и Тайваня к Северной Америке и Европе. Все особи являются гермафродитами, то есть производят и женские, и мужские половые клетки, при этом оплодотворение происходит внутри одного организма. Получившееся оплодотворённое яйцо не является клоном своего родителя, так как гены в нём случайно перемешаны в результате слияния половых клеток, хотя они и произошли от одного организма. Но при развитии эмбрион избавляется от генов яйца, и в растущем организме остаются только гены мужской половой клетки; слияние двух половых клеток было необходимо только для того, чтобы взять питательные вещества из яйца и начать развитие эмбриона. Таким образом, эти моллюски являются гермафродитами с размножением по способу андрогенеза.

Порой моллюск проделывает такой трюк не только с собственными половыми клетками, но и с чужими: животное захватывает женские половые клетки другой особи, использует их для слияния с мужской половой клеткой, а потом избавляется от чужаков. Можно сказать, что моллюски паразитируют на яйцах друг друга.

Но, как пишут учёные, Corbicula fluminea, пришедшая из Азии, заходит намного дальше. Моллюск использует не только яйца других особей своего вида, но и половые клетки других видов рода Corbicula. И при этом он умеет "воровать" гены из пойманных половых клеток. У этих моллюсков есть виды как с бесполым, так и с половым размножением. И вот, когда исследователи сравнили ДНК десяти видов рода Corbicula, обнаружилось, что у практикующих андрогенез есть гены других видов, в том числе и тех, что размножаются половым путём. Этого не было бы, будь "бесполые" виды полными клонами самих себя. Но очевидно, что они нашли способ удерживать более или менее значительную часть генов из чужого яйца в зародыше. Чаще всего происходит захват митохондриальных генов, но бывает, что после изгнания из эмбриона большей части генов женской половой клетки остаётся доля ядерной ДНК яиц.

Вот так моллюск Corbicula fluminea ухитрился найти способ вливать "свежую кровь" в свой неизменный геном и разнообразить генотип бесконечных рядов клонов.

Исследователи отмечают, что подобный паразитизм на половых клетках родственного вида может быть широко распространён в природе и в действительности представляет собой начальную точку перехода от бесполого размножения к половому.

Подготовлено по материалам NewScientist.