Непорочное зачатие – рецессивный признак

Организмы-эукариоты (то есть те, чьи клетки содержат ядро и упакованный в него генетический материал) в большинстве случаев размножаются половым способом. Правда, половое размножение не всегда предполагает наличие партнера. Например, и позвоночные (ящерицы, вараны, рыбы), и беспозвоночные (пчелы, осы, муравьи) животные умеют размножаться девственно: из неоплодотворенной яйцеклетки развивается новый организм. Такой способ (партеногенез) позволяет животным достаточно быстро увеличивать численность популяции и, если необходимо, регулировать соотношение полов.

Сексуальное и несексуальное

Биологи объясняют, что переход организма от сексуального к асексуальному размножению продиктован не осознанным выбором, а генетическими перестройками (отдаленной гибридизацией или полиплоидией) и внешними стимулирующими факторами: микробами, химическим составом среды, половыми сигналами особей других видов, температурой. Проще говоря, животные, которым не чуждо сексуальное поведение, периодически размножаются без участия партнера не потому, что в популяции прошла «перепись населения», после чего было решено всем быстренько размножиться и восстановить соотношение полов. Нет, в популяциях животных срабатывают биологические, не всегда понятные здравому рассудку ученых механизмы.

Кристоф Сандрок (Christoph Sandrock) и Кристоф Ворбургер (Cristoph Vorburger) из Университета Цюриха (University of Zürich) изучили подоплеку асексуального полового размножения у ос-паразитов Lysiphlebus fabarum. Самки наездников откладывают одиночные неоплодотворенные яйца в тело тли, где они и развиваются во взрослый организм, пожирая изнутри насекомое-хозяина. Размножаясь девственно, L. fabarum производят на свет только дочек. Если в популяции есть и самки и самцы, то из оплодотворенных яиц появляются дочки, из неоплодотворенных – сыночки. То есть в зависимости от сексуальности или асексуальности популяции из неоплодотворенных яиц появляются либо самцы, либо самки. При этом самцы содержат только половину генетического материала (гаплоидный набор хромосом), а самки -- полный комплект хромосом.

Девственные осы

Кристоф Сандрок и Кристоф Ворбург занялись экспериментальным разведением и генетическим анализом ос-паразитов. Ученые обнаружили одиночную нуклеотидную последовательность (Lysi07), которая отличает ос-девственниц от тех, которые приветствуют сексуальное размножение. Интересно, что последовательность Lysi07 – рецессивная. То есть для того, чтобы самка не только в душé, но и на деле оставалась девственницей, в ее хромосомах должны присутствовать две одинаковых последовательности. Другой вариант этого гена, прижившийся в гомологичной хромосоме, мог бы просто «задушить» рецессивный признак и заставить самку размножаться через секс. Ученые объясняют, что популяции непорочных ос сохряняют целомудренность потому, что последовательность Lysi07 -- одиночная: в гомологичной хромосоме нет ни доминатного, ни рецессивного аллеля Lysi07.

Ученые выяснили, что среди отпрысков ос-феминисток (они-то размножаются только партеногенетически) очень редко, но все-таки появляются самцы: на 3000 «новорожденных» самок приходится один самец. Как и полагается, самцы обладают непарным комплектом хромосом, то есть они сформировались из-за ошибки в процессе деления материнской диплоидной клетки. Если самцов скрестить с сексуальными самками, то следующее поколение снова может стать асексуальным. Можно сказать, что девственность «заразна», и «разносчиками» такого поведения становятся самцы, в хромосоме которых присутсвует аллель Lysi07.

В ходе эксперимента в лабораторном улье сформировалось сорок три генетически уникальных линии Lysiphlebus fabarum, которые ранее предпочитали сексуальное размножение, но из-за появления девственного гена пересмотрели свои приоритеты. «С биологической точки зрения «заразное» асексуальное половое размножение имеет важное значение: популяции обновляются генетически, и генотипы асексуальных самок отличаются друг от друга, -- пишут авторы исследования в статье Single-locus recessive inheritance of asexual reproduction in a parasitoid wasp, опубликованной в Cell Current Biology. – При этом асексуальное размножение не исчезает вовсе, а генофонд ос-паразитов сохраняет стабильность в последующих поколениях».