Спаривание с сестрами оказалось выгодной стратегией для круглых червей. Только так, по подсчетам ученых, может выжить популяция, где самки передают гены потомству, а самцы лишь «подталкивают» эмбрионы к развитию
У нематод Mesorhabditis belari довольно необычная стратегия размножения. В их популяции очень мало самцов, а самки в основном «клонируют» себя, не задействуя гены самцов. Ученые из Франции, Англии и Швейцарии разобралась в том, как именно работает эта система. Самцы составляют лишь 9% потомства и служат донорами спермы, которая подталкивает яйцеклетку к делению, почти никогда не оплодотворяя ее по-настоящему. Но такая стратегия выгодна, только если самцы спариваются со своими сестрами, тем самым работая на благо их общих генов.
Биология развития знает множество способов передать свои гены по наследству. Для этого не всегда нужно смешивать их с генами другой особи. Такой способ размножения называют партеногенезом. Частный его случай — гиногенез, дробление яйцеклетки без участия генов сперматозоида. Он встречается, например, у некоторых рыб и земноводных. Они используют сперму других видов, чтобы запустить деление, не принимая при этом чужие гены. Круглые черви Mesorhabditis belari пошли другим путем: в их популяции есть примерно 9% самцов, которые нужны только для того, чтобы подтолкнуть эмбрионы к развитию или же произвести новых самцов. В женский генофонд они никакого вклада не вносят.
Международная группа ученых проследила за жизнью кланов круглых червей, чтобы разобраться в том, откуда берутся 9% самцов и почему цифра именно такая. Сначала они рассмотрели эмбрионы сразу после оплодотворения и заметили, что те бывают двух типов: гиногенетические, в которых хромосомы остаются скрученными и в делении не участвуют, и амфимиктические — в них смешаны гены самцов и самок. Из первых получаются только самки, из вторых — только самцы. Сравнив геномы самцов и самок, исследователи заключили, что пол определяется парой хромосом, как у человека: ХХ — самки, XY — самцы.
Следующий вопрос, на которым им предстояло ответить, — почему из оплодотворенных по-настоящему яйцеклеток развиваются только самцы? Что происходит со сперматозоидами, несущими Х-хромосому? Судя по всему, большинство из них не могут оплодотворить яйцеклетку. При этом Y-сперматозоиды проникают в нее почти всегда, но раскручивают свою ДНК лишь в 9% случаев. Исследователи полагают, что такая несправедливость может быть расплатой за древнюю «борьбу полов»: вероятно, Y-хромосома когда-то стремилась стать успешнее, чем Х-хромосома, чтобы чаще передаваться по наследству. И ей это удалось. Только теперь она служит лишь для того, чтобы механически подталкивать яйцеклетку.
Читайте также: Коловратки и 60 миллионов лет без секса. История о фантастических тварях и том, чему они могут нас научить
Далее ученые пытались выяснить, почему самцов остается именно 9%. С одной стороны, на их производство самка тратит достаточно много ресурсов, особенно учитывая то, что гены самцов не передаются ее дочерям. С другой стороны, без них невозможно размножение. С третьей стороны, рожать их будет невыгодно, если они потом будут оплодотворять неродственных им самок с другими генами.
Получается, что оптимальная стратегия для самцов — скрещиваться с их собственными сестрами, тем самых продвигая их общие гены в следующее поколение. Исходя из этого предположения, авторы работы построили математическую модель, в которой соотношение полов зависит от степени «расползания» самцов по соседним «семьям».
Оказалось, что если 90% самцов уходят в другие семьи, то гены быстро «вымирают». При этом если «дома» останутся всего 50%, которые будут оплодотворять своих сестер, то этого количества достаточно, чтобы популяция оставалась стабильной. Если принять, что самец поставляет в среднем 1000 сперматозоидов за свою жизнь, а уходит из семьи каждый второй, то необходимая доля самцов в популяции оказывается как раз 9%. Таким образом, несмотря на сложную стратегию размножения, круглые черви Mesorhabditis belari смогли стабилизировать свою популяцию, тщательно отрегулировав количество самцов.
Полина Лосева