Победа над врагом внутри: как эволюция помогает клональным рыбам справиться с генетическим грузом

Согласно научным теориям, клональным позвоночным сложнее добиться успеха, чем видам с половым размножением. Одним из природных клонов является амазонская моллинезия. Исследовательская группа под руководством Биоцентра Университета Вюрцбурга и Института пресноводной экологии и внутреннего рыболовства им. Лейбница (IGB) показала, что за сотни тысяч лет эта маленькая рыба нашла способ справляться с вызовами своего происхождения и размножения.

Клональные позвоночные обычно происходят от скрещивания двух близкородственных видов, то есть являются гибридами. Один из таких видов — амазонская моллинезия. «Амазонская моллинезия, вероятно, восходит к единственной особи — "Первой Еве", — которая возникла от спаривания самки атлантической моллинезии с самцом моллинезии велифера», — сообщил исследователь IGB доктор Давид Бирбах. Этот вид существует более ста тысяч лет, хотя по научным теориям он должен был вымереть.

Троекторная проблема выживания клональных гибридов

У клональных гибридов есть проблема: два разных генома их разновидовых предков конкурируют или даже мешают друг другу. Есть ещё две причины, препятствующие долгосрочному выживанию видов с бесполым размножением:

1. В любом геноме со временем возникают вредные мутации. У существ, чьё потомство — чистые клоны, эти дефекты накапливались бы из поколения в поколение.
2. Такие виды обычно не способны адаптироваться к изменениям окружающей среды так же быстро, как их половосоздающие собратья.

Это исследование показывает, что за сотни тысяч лет эволюции амазонские моллинезии нашли способы справиться с «грузом» своего гибридного происхождения и даже развили механизмы адаптации к местам обитания.

«В предыдущих исследованиях мы обнаружили почти никаких признаков генетической дегенерации в геноме амазонской моллинезии, но скорее уникальную генетическую изменчивость и явные свидетельства продолжающейся эволюции. Теперь мы также смогли показать, что у этих рыб развились механизмы для успешного регулирования двух геномов», — сказал профессор Манфред Шартль из Университета Вюрцбурга.

Амазонская моллинезия — мастер на все руки

Команда исследовала, какие гены экспрессируются из ДНК животных, то есть «используются». Исследователи смогли показать, что у амазонской моллинезии оба генома предков используются не одинаково часто. Во многих областях генома используется либо один, либо другой геном. Это регулирование предотвращает взаимное вмешательство двух геномов.

Они также сравнили использование генов у двух разных клональных линий (разные клональные линии возникают из-за естественных мутаций). Было показано, что особи одной клональной линии используют одни и те же гены — у них одинаковые паттерны экспрессии генов. Но особи из другой клональной линии имеют иной паттерн экспрессии. Для сравнения: у искусственно созданных гибридов паттерны экспрессии кажутся довольно случайными среди отдельных особей. Таким образом, клональные линии не только слегка различаются генетически — эти различия также являются функциональными, а не случайными. Эти последовательные паттерны экспрессии внутри линии могут быть тем механизмом, который, как ранее считалось, отсутствует у клонов для адаптации к своим местам обитания.

«Два генома, которые фактически конкурируют, могут действительно помогать успешной адаптации — в конце концов, это даёт амазонским моллинезиям вдвое больше генетической информации, и долгая эволюционная история этого вида привела к тому, что они адаптивно овладели ею», — интерпретировал результаты Давид Бирбах.

Исследователи теперь хотят изучить, как различия в экспрессии генов между клональными линиями влияют на их поведение и другие аспекты жизни.