W 1958 roku radziecki biolog Ilya Darevsky opisał rodzaj jaszczurek, który składał się wyłącznie z samic. To było wielkie odkrycie świata. Wcześniej było jasne, że istnieje takie zjawisko jak partenogeneza („rozmnażanie dziewicze”, w którym żeńskie komórki rozrodcze rozwijają się w dorosłym organizmie bez zapłodnienia). Proces ten został opisany u owadów. Nikt jednak nie przypuszczał, że samice kręgowców mogą się obejść bez samców.
Co dziwne, partenogeneza jest uznawana przez biologów za rozmnażanie płciowe, ponieważ potomstwo rozwija się z komórki zarodkowej. Dlaczego więc obok rodzaju jaszczurek, które rozmnażają się w zwykły sposób dla kręgowców - poprzez połączenie chromosomów męskich i żeńskich, istnieje rodzaj, który składa się wyłącznie z samoreprodukcyjnych „kobiet”?
Aleksey Ryskov, doktor nauk biologicznych, kierownik Laboratorium Organizacji Genomu w Instytucie Biologii Genów Rosyjskiej Akademii Nauk, wyjaśnia: „Partenogeneza jest wciąż tajemniczym zjawiskiem dla naukowców, jest wiele fundamentalnych pytań. Kiedyś uważano, że możliwości spotkania „dzieci partenogenezy” są bardzo rzadkie, muszą być nieopłacalne. Wtedy zdaliśmy sobie sprawę, że istnieją całe rodzaje żeńskich jaszczurek i węży, które klonowały się przez tysiąclecia. Takie naturalne klonowanie zakłada, że na pewnym etapie powstała pewna samica o zmienionych właściwościach, która stała się uniseksualna w wyniku złożonych przemian. Takie samice tej samej płci są potomkami osobników gatunków biseksualnych. W tej chwili wiemy, że wśród kręgowców partenogeneza jest powszechna tylko u gadów - są to jaszczurki i węże."
Główne pytanie dotyczy tematu kumulacji mutacji. Jeśli proces degeneracji, czyli pogorszenie cech fenotypowych potomstwa, obserwuje się nawet przy blisko spokrewnionych krzyżówkach, to co z klonowaniem?
Organizm przez całe życie gromadzi mutacje, które przekazuje „w linii prostej” swojemu potomstwu. Okazuje się, że potomstwo powinno być mniej żywotne w stosunku do rodzica, dlatego linia może szybko zaniknąć. Udowodniono jednak, że jaszczurki partenogenetyczne istnieją od tysiącleci.
Rosyjscy naukowcy z Instytutu Biologii Genów Rosyjskiej Akademii Nauk przy wsparciu Rosyjskiej Fundacji Nauki postanowili dowiedzieć się, czym różnią się matki partenogenetyczne i ich córki na poziomie genomu. Zadaniem było również poznanie urządzeń genomów samic tej samej płci i porównanie ich z genomami biseksualnych kobiet. Dla porównania wzięto dane genomowe „historycznych rodziców” jaszczurki tej samej płci.
„Znamy dwóch biseksualnych przodków” - wyjaśnia Alexey Ryskov. „Jest również jasne, który z nich jest ojcowski, a który matczyny. W wyniku skrzyżowania hybrydy około 10 tysięcy lat temu powstała odmieniona samica, która stała się uniseksualna. Więc żyje, wielbiąc siebie. Teraz wszystkie trzy genomy zostały zsekwencjonowane, jesteśmy na etapie ich porównywania”.
Jaszczurka Rostombekov. Zdjęcie: domena publiczna
Film promocyjny:
Jest oczywiste, że genomy „historycznych rodziców” ulegały mutacji na przestrzeni tysiącleci. Nawet badając klony, naukowcy już znajdują zdarzenia mutacyjne. Kolejne pytanie dotyczy tego, jak znaczące są mutacje i jak długo się utrzymują.
Kwestia pojawienia się mechanizmu partenogenezy i jej celowości jest nadal otwarta. Dlaczego w jednym przypadku hybrydyzacji pojawia się niezdolne do życia potomstwo, aw drugim cały rodzaj klonów, który istnieje od tysiącleci?
Istnieją hipotezy opisujące możliwość przekształcenia się osoby biseksualnej w osobę jednopłciową. Na przykład hipoteza równowagi Moritza (S. Moritz) sugeruje, że podczas krzyżowania gatunki ze strony matki i ojca muszą znajdować się wystarczająco blisko, aby uzyskać zdolną do życia osobę, ale jednocześnie daleko, aby mogły wystąpić jakiekolwiek silne zmiany w procesie funkcjonowania komórki. Jednak gdy tylko naukowcy w laboratorium starają się doprowadzić do wyłonienia się pierwszej matki, która jest zdolna do „niepokalanego poczęcia”, natychmiast pojawiają się myśli o niewiadomych szczegółach. Być może te subtelności są ukryte w interakcji dwóch genomów: jądrowego i mitochondrialnego.
Zakłada się, że na wszystkie te fundamentalne pytania powinno odpowiedzieć badanie naukowców z Instytutu Biologii Genów Rosyjskiej Akademii Nauk.
Anna Urmantseva