Синицы-зомби, рыбы-космонавты и другие необычные животные

Род ящериц-кнутохвостов (Aspidoscelis) из Северной Америки и Мексики включает примерно 50 видов, треть из которых представлена только самками. В 1960-х годах профессор медицинских наук Уильям Б. Нивес из Института Стоуэра провёл генетический анализ ящериц другого рода из семейства тейид – Leiolepis[12]. Изучив результаты, он предположил, что виды кнутохвостов, состоящие только из самок, возникли путём гибридизации между самкой одного из видов, размножающихся половым путём, и самцом другого вида. До этого открытия считалось, что самцы этих видов были супер-неуловимыми: никто даже вообразить не мог, что их просто не существовало. «Теперь мы знаем, что, по крайней мере, у позвоночных, межвидовая гибридизация дала начало многим, если не всем однополым видам», говорит Бауманн. Но что не удалось выяснить в ходе этих первоначальных исследований, так это каким образом гибридные ящерицы-самки могли поддерживать разнообразие в смеси генов своих родительских видов, позволившее им выживать и производить здоровое потомство на протяжении нескольких тысяч поколений в границах обширной географической области. Виды, потомство которых является клонами, полностью лишёнными генетического материала от родителя-самца, часто имеют очень низкое генетическое разнообразие, и результатом этого может быть плохая способность к адаптации и уязвимость к болезням, потому что такая генетическая слабость не имеет никакого шанса на её преодоление благодаря новому генетическому материалу от брачного партнёра. Многие из гибридов, такие, как мул, оказываются бесплодными. Но кнутохвосты каким-то образом смогли преодолеть эту фундаментальную проблему бесполого размножения, чтобы производить здоровое потомство в том же самом темпе, что и виды, воспроизводящиеся половым путём. «В нашем случае репродуктивный успех очень высок и неотличим от такового у ящериц, воспроизводящихся половым путём, – говорит Бауманн. – Это весьма сильно отличается от картины у некоторых членистоногих, где доля потомства, выклёвывающегося из яиц, производимых партеногенетически, составляет лишь 10 процентов».

Бауманн и Нивес выявили 30 маркеров микросателлитной ДНК – определённых участков повторяющейся ДНК, которые используются в генетических исследованиях, чтобы идентифицировать родителей и родство – и обнаружили, что в этих участках ДНК в роде Aspidoscelis из семейства тейид существует значительная внутривидовая изменчивость. Эта изменчивость, похоже, позволяет возникать мутациям, что гарантирует ящерицам с бесполым размножением жизнестойкость. И то, что они достигают этой изменчивости посредством клонирования – это гениально, ни больше, ни меньше.

При половом размножении каждый родитель передаёт потомству половину своих хромосом. Результатом случайной комбинации хромосом родителей является появление потомства с полным и уникальным набором хромосом. В статье в журнале «Nature» 2010 года Бауманн и Нивес описали, как процесс мейоза (когда количество хромосом уменьшается вдвое, чтобы образовались яйцеклетка или сперматозоид животного) при бесполом размножении у кнутохвостов начинается с клеток, содержащих 92 хромосомы – вдвое больше, чем у их размножающихся половым путём собратьев – и в результате этого образуются яйца, содержащие 46 хромосом. И когда яйца у размножающихся половым путём видов остаются только с 23 хромосомами, кнутохвосты открыли для себя способ передать потомству адекватное количество генетического материала, несмотря на тот факт, что их яйца никогда не оплодотворяются. «Сейчас мы пытаемся понять, какие молекулярные события привели к удвоению премейотических хромосом, – говорит Бауманн. – Можно предположить, что в генетическом аппарате этих животных есть нечто такое, что делает их предрасположенными к активизации партеногенеза при гибридизации. Мы хотели бы узнать, что именно».

Всё ещё неясно, что запускает репродуктивный процесс у кнутохвостов, но было выдвинуто несколько предположений о том, что для этого требуется форма поведения под названием псевдокопуляция, которая задействует двух самок, спаривающихся друг с другом для стимуляции образования яиц. Но Бауманн относится к этому скептически, замечая, что, «если мы содержим ящерицу однополого вида в одиночку с того дня, когда она вывелась из яйца, она произведёт на свет столько же, и даже больше потомства, чем ящерицы, содержащиеся группами».

На данной стадии неясно, смогут ли кнутохвосты, представленные только самками, когда-либо в будущем превратиться в виды, воспроизводящиеся половым путём, пройдя через новый круг гибридизации, результатом которой на сей раз станет потомство, размножающееся половым путём. Но, если они остаются партеногенетическими, они могли бы достичь того же успеха, что и другие партеногенетические виды вроде бделлоидных коловраток. Эти почти микроскопические водные животные, или «эволюционный скандал», как выразился Бауманн, выживали в качестве однополых видов на протяжении многих миллионов лет и даже разделились на группы видов без всякого секса.