Ученые открыли механизм партеногенеза и включили его у самок мух

Впервые ученым удалось индуцировать партеногенез, или "девственное размножение", у животного, которое обычно размножается половым путем — у плодовой мушки Drosophila melanogaster.

После индукции эта способность передается по наследству: потомство может размножаться как половым путем (при наличии самцов), так и партеногенезом (в их отсутствие).

Партеногенез — это процесс развития эмбриона из неоплодотворенной яйцеклетки, без участия сперматозоида. Потомство от такого размножения не является точными клонами матери, но генетически очень похоже на нее и всегда является женского пола.

"Мы первые, кто показал, что можно сконструировать возникновение партеногенеза у животного. Было очень захватывающе увидеть, как мушка-девственница производит эмбрион, способный развиться во взрослую особь, а затем повторяет этот процесс", — говорит доктор Алексис Сперлинг, ведущий автор исследования из Кембриджского университета.

Она добавила: "Наши генетически модифицированные самки ждали встречи с самцом половину своей жизни — около 40 дней — но затем сдались и приступили к партеногенезу".

Ход исследования

• Ученые секвенировали геномы двух штаммов другого вида плодовых мух — Drosophila mercatorum. Один штамм нуждается в самцах для размножения, другой размножается исключительно партеногенезом.
• Были идентифицированы гены, которые включались или выключались при размножении без отцов.
• Исследователи изменили предполагаемые соответствующие гены у модели Drosophila melanogaster. Эксперимент увенчался успехом: у этого вида появилась способность к партеногенезу.
• Работа заняла шесть лет и потребовала более 220 000 мух-девственниц.

Результаты

В экспериментах только 1–2% самок второго поколения, обладающих способностью к партеногенезу, давали потомство, и происходило это только в отсутствие самцов. Когда самцы были доступны, самки спаривались и размножались обычным способом.

Переход к партеногенезу может быть стратегией выживания, позволяющей виду сохраниться в течение одного поколения.

Значение и перспективы

Ключом к открытию стала работа именно с Drosophila melanogaster — "модельным организмом" генетики, чьи гены изучены более 100 лет. В любом другом животном такое исследование было бы невероятно сложным.

Автор работы, недавно перешедшая в Кембриджский центр наук о культурах для изучения вредителей сельскохозяйственных культур, надеется выяснить, почему партеногенез у насекомых, особенно у видов-вредителей, становится более распространенным.

"Если давление отбора в пользу партеногенеза у насекомых-вредителей продолжится, что, судя по всему, и происходит, это в конечном итоге приведет к тому, что они будут размножаться только таким способом. Это может стать реальной проблемой для сельского хозяйства, потому что самки производят только самок, то есть их способность к распространению удваивается", — отмечает Сперлинг.

Исследование опубликовано в журнале Current Biology.