Несколько видов бескрылых насекомых рода Timema печально известны двумя вещами: они похожи на палки и не занимаются сексом, что совершенно не связано между собой. (Другой род палочников, Phryganistria, печально известен периодами спаривания, которые могут длиться до 79 дней.) Бесполые виды Timema размножаются посредством партеногенеза — процесса, при котором самки животных рождают потомство, состоящее исключительно из самок. Мужчины не просто не вовлечены в процесс; они, по сути, прекратили свое существование.
Партеногенез, древняя форма размножения, впервые развилась у крошечных простых организмов. В настоящее время этот процесс происходит в основном у крошечных беспозвоночных, но иногда и у более крупных позвоночных, возникновение которого часто попадает в заголовки газет о «непорочном рождении» у крокодилов и кондоров. Но эти палочники — редкий пример древнего вида, который предположительно размножался бесполым путем в течение миллионов лет. Прожить так долго без секса — огромный подвиг, с точки зрения эволюции. Секс предлагает тем, кто этим занимается, огромные преимущества, увеличивая генетическое разнообразие и давая потомству способность адаптироваться к новой и непредсказуемой среде. Ожидается, что виды, которые полностью и беспощадно асексуальны, в конечном итоге вымрут. Поэтому тот факт, что древние асексуалы, такие как некоторые виды Тимема, умудрялись обходиться без секса в течение миллионов лет, уже давно ставит учёных в тупик.
Но иногда лучшее объяснение — самое очевидное. Согласно статье, опубликованной в журнале Proceedings of the Royal Society B, этим якобы бесполым палочникам удалось уклониться от эволюции, время от времени занимаясь сексом. Обвинения могут показаться шокирующими. Но палочники пополнили ряды некоторых других древних асексуалов, ведущих удивительно активную половую жизнь. «Я не уверена, что древние асексуалы действительно существовали в какой-либо форме», — сказала Морин Нейман, биолог-эволюционист из Университета Айовы, которая не участвовала в написании новой статьи. «Я думаю, что практически все организмы окажутся более сложными, чем мы думаем», — добавила она.
Возможно, самые известные древние бесполые существа — это микроскопические существа, называемые бделлоидными коловратками (b — молчание; в остальном вы сами по себе). Знаменитый британский биолог Джон Мейнард Смит назвал бделлоидов «чем-то вроде эволюционного скандала», согласно статье «Древние асексуальные скандалы», которая была опубликована в журнале «Тенденции в экологии и эволюции» и, к сожалению, более сухая, чем предполагает ее название. Бделлоиды, похоже, размножались без самцов в течение 80 миллионов лет, не зайдя в эволюционный тупик, что является вопиющим исключением из повсеместного распространения пола. Но в 2020 году группа ученых обнаружила доказательства генетического обмена и рекомбинации у горстки диких бделлоидов, которые были несовместимы со строго клональной жизнью, что открыло двери для исследований потенциально сексуальных практик других древних асексуалов.
Биолог Сусана Фрейтас первоначально изучала асексуальность скальных ящериц, пока не присоединилась к лаборатории Тани Швандер, биолога-эволюциониста из Университета Лозанны в Швейцарии и автора статьи. Швандер упомянул, что некоторые популяции бесполых видов Timema иногда производят самцов, что открывает вопрос о поле и возможности потока генов среди бесполых популяций. «Очень маловероятно, что в популяции существовал какой-либо поток генов», — сказал Фрейтас. «Но мы все равно хотели проверить, потому что там были самцы».
В 2017 и 2018 годах исследователи отправились в Калифорнию, чтобы собрать популяции четырех бесполых видов Timema в дикой природе. Крошечные вечнозеленые игольчатые насекомые трудно собрать на глаз, поэтому исследователи полагались на высокотехнологичный и эффективный процесс сбора: «Мы кладем сеть под ветку, а затем ударяем ее палкой», — сказал Фрейтас. Фрейтас также использовал коллекции лаборатории прошлых лет, собрав 192 самки четырех известных бесполых видов Timema, T. Genevievae, T. shepardi, T. monikensis и T. douglasi, а также такое же количество самок и самцов из близкородственный половой вид T. cristinae. А в одной из предыдущих коллекций было четыре редких самца, мельче, чем более пухлые самки, в популяции T. monikensis, живущей рядом со знаком «Продается» (впоследствии получившей прозвище «Популяция на продажу»).
Используя собранных ими насекомых, исследователи секвенировали случайные участки ДНК вдоль генома и сравнили репрезентативные последовательности у разных людей. Это позволило исследователям оценить генетическую дистанцию между особями. В большинстве случаев бесполых популяций различные геномные вариации или аллели передаются потомству вместе, если только не происходит мутации. «Но мутации более или менее редки», — сказал Фрейтас, добавив, что разделение конкретных аллелей, которые они измеряли, было бы еще реже. В половых популяциях генетическая рекомбинация происходит случайным образом по всему геному, то есть аллели перетасовываются и не всегда передаются вместе.
Когда исследователи проанализировали ДНК предположительно бесполой популяции «Продажа», состоящей из четырех мужчин, они заметили нечто странное. Вся популяция имела необычайно высокую генетическую изменчивость. Аллели, которые, как они ожидали, должны были быть связаны, не оказались связанными, и некоторые люди явно унаследовали разные аллели одних и тех же геномных маркеров. В совокупности эти закономерности указывали на то, что эти конкретные насекомые были продуктом только одного: секса. «Это самое простое объяснение», — сказал Фрейтас. Эти виды Timema размножались бесполым путем в течение очень долгого времени, за некоторыми исключениями, для обновления генетического пула. «Им нужно будет лишь время от времени заниматься сексом, чтобы продолжать жить», — сказал Фрейтас.
Всего лишь дуновение секса на протяжении многих лет хорошо служило целомудренной расе Тимема. Помимо генетических проблем, асексуальность может быть гораздо более простым способом создать больше себе подобных. В районах с редкой популяцией бесполым животным не нужно беспокоиться о поиске партнера; они нужны только себе. И кроме того, «секс сам по себе может быть очень опасен не только из-за ЗППП, но и из-за того, что вы подвергаете себя опасности хищников», — предположил Фрейтас. (Когда я спросил, есть ли у палочников ЗППП, Фрейтас ответила, что не знает, но уточнила, что бактерии всегда передаются от одного человека к другому во время любого сеанса спаривания, от палочки к палочке или иначе.)
Асексуальность может облегчить населению восстановление после разрушительного события, которое часто встречается в среде обитания Тимемы в Калифорнии. «Они живут в этой пожароопасной среде обитания, где происходит много пожаров», - сказал Фрейтас. Хотя эти лесные пожары могут привести к локальному вымиранию, одна бесполая самка вполне способна самостоятельно возобновить популяцию.
Означает ли секс, пусть даже редкий, что известное бесполое насекомое больше не является бесполым? По мнению исследователей, абсолютно нет. «Биология любого организма сложна», — сказал Нейман. «Эти линии, которые нам нравится проводить между категориями, вы знаете, скажем, мужчина или женщина, пол или асексуал, вероятно, в некоторой степени произвольны». Половое размножение — это спектр, который может быть гибким с обеих сторон. Фрейтас привел пример спонтанного партеногенеза, зафиксированного у крокодилов и кондоров — обоих видов, которые в остальном размножаются исключительно половым путем. Несмотря на эти редкие случаи, мы бы никогда не назвали этих существ бесполыми, объяснил Фрейтас. «Это не делает их сексуальными. Это просто делает их партеногенами, которые, возможно, смогут найти способ выжить в эпоху эволюции».
Итак, эта новая статья напоминает нам об одном из золотых правил науки и жизни: предположения могут поставить всех нас в тупик. «Без действительно всесторонней оценки биологии, экологии и естественной истории любого предположительно древнего бесполого организма мы, конечно, не можем прийти к выводу, что у них нет никакого секса», — сказал Нейман. Так что, если вы случайно встретите пару бесполых палочников, которые воткнули их сами знаете куда, не пялитесь на них. Они обновляют свой генетический фонд!
No comments:
Post a Comment