Раскрыта эволюционная загадка успеха бесполого размножения у рыб
Бесполое (унисексуальное) размножение лишено мейотической рекомбинации, что ведет к накоплению вредных мутаций и ограничивает генетическое разнообразие. Поэтому такие таксоны часто считаются эволюционным тупиком.
Однако некоторые бесполые рыбы и рептилии существуют дольше предсказанного срока вымирания и демонстрируют высокое генетическое разнообразие и адаптацию. Механизмы этого успеха оставались неясными.
Исследователи под руководством профессора Гуй Цзяньфана из Института гидробиологии КАН и их коллеги раскрыли эту эволюционную загадку на примере гиногенетического гексаплоидного серебряного карася (Carassius gibelio).
Исследование опубликовано в Nature Ecology & Evolution 11 июля.
Геномный анализ и происхождение
Ученые отсеквенировали геномы:
Полового тетраплоидного золотого карася (C. auratus)
Бесполого гексаплоидного серебряного карася (C. gibelio)
Оба вида имеют по 50 хромосом, организованных в два субгенома (A и B, по 25 хромосом каждый).
Анализ покрытия секвенирования показал:
- C. auratus — амфидиплоид (AABB) с двумя диплоидными наборами хромосом.
- C. gibelio — амфитриплоид (AAABBB) с двумя триплоидными наборами.
Данные ресеквенирования разных штаммов подтвердили, что амфитриплоидный C. gibelio произошел от предкового амфидиплоидного C. auratus путем аутотриплоидии примерно 0.82–0.96 млн лет назад. C. gibelio преодолел мейотическое препятствие от трех гомологичных хромосом с помощью бесполого гиногенеза.
Ключевые геномные изменения
Сравнительная геномика выявила у C. gibelio:
Интенсивную экспансию и изменения генов, связанных с мейотическим клеточным циклом.
Наличие ооцит-специфичного варианта гистона. Большинство этих экспандированных генов высоко экспрессировались в яичниках и ооцитах.
Механизм размножения и поддержания стабильности
Исследование показало, что C. gibelio производит нередуцированные ооциты, подавляя мейоз I. Однако в процессе оогенеза была обнаружена:
Спорадическая гомологичная рекомбинация.
Высокий уровень конверсии генов.
Эти геномные изменения, вероятно, способствовали очищению от вредных мутаций и поддержанию геномной стабильности у амфитриплоидного C. gibelio, объясняя его эволюционный успех.