Как выжить без секса: геном коловратки раскрывает её стратегии
Загадка того, как группа животных может отказаться от полового размножения и при этом породить более 460 видов за эволюционное время, стала немного менее таинственной. В журнале Nature опубликован полный геном бделлоидного коловратки (Adineta vaga).
Вместо стандартного способа — использования полового размножения для отсева вредных мутаций в ДНК — это крошечное водное животное, по-видимому, выработало другие стратегии для поддержания линий на протяжении тысячелетий, не отягощённых генетическими повреждениями.
Ни самцов, ни мейоза (деления клеток для производства сперматозоидов или яйцеклеток) никогда не наблюдали у бделлоидных коловраток. Вместо этого неоплодотворённые яйцеклетки просто делятся, производя потомство. Эта репродуктивная стратегия, которая для большинства животных была бы эволюционным тупиком, подтверждается структурой генома коловратки, которая «полностью соответствует тому, что можно было бы ожидать при длительном отсутствии мейоза».
Альтернативные механизмы генетического «здоровья»
Если бделлоиды не занимаются сексом, как они избегают накопления вредных мутаций или генерируют новое разнообразие? Геном показывает свидетельства других способов:
- Геновая конверсия, при которой один аллель заменяет другой с помощью механизмов репарации ДНК.
- Горизонтальный перенос генов (ГПГ) — передача ДНК от одного организма другому, что редко встречается у животных. По меньшей мере 8% генов коловратки, больше, чем у любого другого животного, вероятно, были приобретены посредством ГПГ.
Ключевую роль может играть уникальная способность бделлоидов полностью высыхать на недели или месяцы, а затем возвращаться к жизни при наличии воды. Во время высыхания их ДНК разрывается на множество фрагментов. При регидратации у чужеродных фрагментов ДНК из поглощённых бактерий, грибов или микроводорослей появляется возможность встроиться в геном коловратки. Это также может быть шансом включить гены от других коловраток для ремонта повреждённых генов через генную конверсию. Таким образом, процессы мутации и репарации ДНК имитируют некоторые аспекты полового размножения.
Защита от «генетических паразитов»
Ещё одним поразительным открытием стало крайне низкое количество транспозонов — «фрагментов ДНК, иногда называемых "генетическими паразитами", которые способны перемещаться по геному и вызывать вредные мутации». В то время как транспозоны составляют около 50% генома млекопитающих, у бделлоидной коловратки их всего около 3%, и «их способность к размножению, по-видимому, сильно ограничена». Это обеспечивает коловратке дополнительный уровень защиты от мутаций.