Загадка эволюции животных, обходящихся без секса, остается неразгаданной

Новое исследование поставило под сомнение ведущую теорию о том, как крошечные существа эволюционировали десятки миллионов лет, никогда не занимаясь сексом.

Большинство животных размножаются половым путем, что перемешивает гены родителей в потомстве. Это делает естественный отбор более эффективным и позволяет быстрее эволюционировать, чтобы противостоять изменяющимся условиям среды, особенно новым болезням.

Однако коловратки класса Bdelloidea, похоже, являются исключением из этого правила: все они — самки, а их потомство является клоном матери. Эти микроскопические животные обитают в пресной воде и влажных местах по всему миру. Несмотря на очевидное отсутствие секса, известно, что они эволюционировали десятки миллионов лет, разделившись на более чем 500 видов.

Изучая их геномы, исследователи полагали, что нашли объяснение тому, как коловратки «обходились» без секса миллионы лет. Однако новое исследование, опубликованное в PLOS Biology под руководством ученых из Imperial College London, показывает, что этот механизм, возможно, не является главным объяснением их успеха.

Ремонт и улучшение?

Многие виды коловраток переживают периоды высыхания (десикации). Хотя они выживают, этот процесс повреждает их ДНК, которую необходимо восстановить при регидратации.

Основываясь на более раннем исследовании генома вида, переживающего десикацию, ученые предположили, что репарация ДНК может решать некоторые проблемы бесполого размножения, например, удаляя вредные мутации и, возможно, позволяя происходить случайной рекомбинации генов.

Эта теория делала ключевые прогнозы о том, как должны выглядеть геномы небольшого числа видов коловраток, не способных переживать высыхание. Новое исследование изучило геномы еще трех видов, включая те, что не подвергаются десикации.

Исследователи не обнаружили предсказанных различий между видами, которые могут и не могут переживать высыхание. Это говорит о том, что восстановление ДНК после десикации может быть не так важно, как считалось ранее, и для объяснения эволюции коловраток, возможно, нужно учитывать другие факторы.

Старший исследователь профессор Тим Барраклоу сказал: «Мы выстраивали историю о том, как эти существа меняются, основываясь на их удивительной способности выживать при высыхании. Однако, когда мы расширяем исследование на другие бесполые виды коловраток, которые не высыхают, мы видим, что эта история не работает».

Кража генов у других видов

Хотя новое исследование показывает, что десикация не является ключом к изменениям генома, команда подтвердила, что все изученные виды демонстрируют необычно высокий уровень «горизонтального переноса генов». Это означает, что они включают в свои геномы и используют чужеродную ДНК от неродственных организмов.

Известно, что виды коловраток заимствовали тысячи генов у растений, бактерий, грибов и одноклеточных организмов. Разные виды, по-видимому, адаптировались к своей среде, захватывая ДНК, полезную для выживания, что предоставляет еще один путь для эволюции.

Точно неизвестно, как коловратки включают чужеродную ДНК, но репарация ДНК после десикации рассматривалась как один из возможных путей для тех видов, что высыхают. Далее команда планирует изучить эти чужеродные гены, чтобы найти ключи к их приобретению.

Нельзя исключать секс

Хотя самцов коловраток никогда не находили, новое исследование их геномов показывает, что ученые не могут так твердо, как раньше, исключать возможность секса. Предыдущие данные указывали, что структура генома делает классический половой процесс невозможным.

У половых животных есть две копии каждого гена, расположенные на парных хромосомах (от отца и матери). Первый секвенированный геном коловратки показал, что две копии генов часто находятся на одной хромосоме, что несовместимо с их наследованием от двух родителей. Однако в трех новых геномах такие же паттерны обнаружены не были.

Ведущий автор доктор Рубен Ноуэлл сказал: «Мы не доказали, что у них есть секс, просто на основе текущих результатов генома мы не можем доказать, что его нет. У других видов коловраток есть идентифицируемые самцы, но самцов коловраток Bdelloidea никогда не находили. Мы продолжим исследовать этих удивительных существ, но пока тайна только углубилась».