Однополое размножение среди позвоночных встречается не часто, но зато даёт генетически почти идентичных клонов-самок. Изучение этих генетически чистых линий уже привело российских учёных к открытиям.
Справка STRF.ru:
Рысков Алексей Петрович, заведующий лабораторией организации генома "Института биологии гена РАН" , член-корреспондент РАН, доктор биологических наук, профессор Гиногенетическая рыба Poecilia formosa Матриархат в царстве позвоночных
Над поиском смысла полового процесса учёные (и не только они) задумывались давно. Раз производством потомства занимаются женские особи, то, казалось бы, мужские напрасно потребляют биологические ресурсы планеты. Однако 50% большинства популяций - самцы. Как правило, ответ на этот вопрос ищут в теории поддержания генетического разнообразия. Не опровергая данную теорию, природа даёт удивительные примеры популяций, состоящих исключительно из женских особей. Популяции эти не только замечательно адаптируются к различным природным условиям, но и зачастую превосходят двуполых по части производительности потомства (что закономерно: если в популяции в два раза больше самок, то и потомства они дадут раза в два больше, чем их двуполые собратья).
Однополое размножение среди беспозвоночных довольно распространено, а вот среди позвоночных подобные популяции редки. Впервые один из таких видов - гиногенетическая рыба Poecilia formosa - был описан в 1932 году Карлом и Лаурой Хабс. Это открытие привело к развитию новых направлений исследований в области генетики, цитологии, экологии и созданию новой концепции видообразования и эволюции (так называемой сетчатой эволюции). К настоящему времени известно более 80 подобных видов позвоночных животных; они распространены на всех континентах и описаны в трёх группах животных - рыб, амфибий и рептилий. Появляются эти виды в результате межвидовой гибридизации - такова своеобразная плата за ненормальное скрещивание, которое приводит к нарушению цитологических механизмов и клональному наследованию. В однополой популяции рождаются исключительно "дочки", которые в свою очередь дают клоны генетически идентичных женских особей. Процесс этот может продолжаться довольно долго - на протяжении сотен и тысяч лет.
Животные с однополым размножением появляются в результате межвидовой гибридизации - такова плата за ненормальное скрещивание
Способов однополого размножения в природе несколько, один из них - партеногенез, при котором генотип самки переходит в яйцеклетку без каких-либо изменений, а яйцеклетка без вмешательств со стороны мужских особей развивается и даёт потомство с генотипом, идентичным генотипу самки. Таким образом в природе получается генетически чистая линия.
"Вообще, для учёных изучение необычных, ,,ненормальных" форм всегда представляет интерес, поскольку это позволяет понять, а что же такое норма, - рассказывает заведующий лабораторией организации генома Института биологии гена РАН Алексей Рысков. - Однополые животные - полезные модельные организмы для генетических, цитологических, эволюционных, экологических и молекулярно-биологических исследований". Так, на этих организмах можно изучать механизмы мутогенеза (изменения генома под действием различных факторов), стабильность или нестабильность генома и даже ставить различные специальные задачи, например экологические - поместить животных в неблагоприятные условия и проследить, как эти условия скажутся на генотипе, считает Алексей Рысков.
Чучело Долли в Эдинбургском королевском музее
Индивидуальность овечки Долли
Исследовать клональное и генетическое разнообразие партеногенетических ящериц в лаборатории организации генома начали лет десять назад. Произошло это с подачи выдающегося ленинградского зоолога Ильи Даревского, который предложил учёным совместно изучать эти виды животных (Илья Даревский их первым описал в мировой литературе). Следует отметить, что такой союз зоологов, молекулярных биологов и генетиков оказался очень плодотворным и обеспечил мировое лидерство российских учёных в данном направлении.
Являются ли потомки таких клональных самок абсолютно генетически идентичными? Оказывается, нет. "Мы использовали различные методы геномного анализа, в том числе, собственные варианты ДНК-фингерпринтинга (за что учёным была присуждена Государственная премия - ред.)", - рассказывает Алексей Рысков.
"Результат наших исследований говорит о том, что клонально размножающиеся в природе животные не идентичны друг другу генетически, в геноме есть определённые точки (локусы), по которым эти особи отличаются. Исследование таких локусов ведётся с помощью методов генной инженерии, - поясняет Алексей Рысков. - В ходе работы впервые в геноме однополых партеногенетических ящериц был выявлен супернестабильный локус, мутации в котором происходят с высокой частотой".
Различия в ДНК овечки Долли и клеток, из которых она получена, просто не выявляются стандартными методами Почему происходят эти мутации, пока неясно. Но учёные подсчитали их частоту - 10-1 на зародышевую ткань. Локус с такой высокой мутационной скоростью в мировой литературе ещё не был описан, и открытие его - одно из важных научных достижений лаборатории в 2008 году. "Мутации по этому локусу обнаруживаются уже у потомков первого поколения, то есть это мутации сегодняшнего дня, которые можно наблюдать в реальном времени", - рассказывает Алексей Рысков. По-видимому, они могут вносить свой вклад в генетическое разнообразие клонально размножающихся популяций животных. Выявление небольших различий между генетически близкими генотипами, как, например, в ДНК однояйцевых (монозиготных) близнецов или ДНК разных органов и тканей одного индивидуума, - задача сложная, справиться с ней способен не каждый метод. "Думаю, что при полном секвенировании генотипа, например, печени и лёгких одного индивида будет много отличий, - считает Алексей Рысков. - Всё зависит от метода анализа. Различия в ДНК овечки Долли и клеток, из которых она получена, наверняка есть, и стандартными методами они просто не выявляются".
02 июля 2009
Светлана ? Синявская
www.strf.ru
