Новое исследование поставило под сомнение ведущую теорию о том, как крошечные существа развивались в течение десятков миллионов лет, даже не занимаясь сексом.
Большинство животных размножаются половым путем, процесс, при котором гены передаются от родителей к потомству. Это делает естественный отбор более эффективным и позволяет животным быстрее вырабатывать защиту от меняющихся условий окружающей среды, особенно от новых болезней.
Бделлоидные коловратки, однако, представляют собой исключение из этого правила: все они самки, а их потомство - клоны своих матерей. Бделлоиды - это микроскопические животные, обитающие в пресноводных и влажных средах обитания по всему миру. Несмотря на очевидное отсутствие у них пола, мы знаем, что за десятки миллионов лет они эволюционировали в более чем 500 видов.
Изучая их геномы - совокупность всех генов, определяющих характеристики животного, - исследователи думали, что нашли объяснение тому, как бделлоиды «ушли» без секса на протяжении миллионов лет.
Однако новое исследование, опубликованное сегодня в журнале PLOS Biology под руководством исследователей Имперского колледжа Лондона, показывает, что этот механизм не может быть основным объяснением успеха бделлоидов.
Многие виды бделлоидов переносят периоды высыхания, называемые высыханием. Хотя они выживают при высыхании, этот процесс повреждает их ДНК, которую им необходимо восстанавливать при регидратации.
Основываясь на предыдущем исследовании генома вида, переживающего высыхание, исследователи предположили, что восстановление ДНК может решить некоторые проблемы бесполости, например, путем удаления вредных мутаций и, возможно, допущения случайной рекомбинации гены произойти.
Эта теория сделала ключевые предсказания о том, как должны выглядеть геномы небольшого числа видов бделлоидов, которые не могут пережить высыхание. В новом исследовании изучались геномы еще трех видов, в том числе тех, которые не подвергаются высыханию.
Исследователи обнаружили, что предсказанные различия между видами, которые могут и не могут пережить высыхание, не наблюдались. Это говорит о том, что восстановление ДНК после высыхания может быть не таким важным, как считалось ранее, и что для объяснения эволюции бделлоидов может потребоваться рассмотрение других факторов.
Старший научный сотрудник профессор Тим Барраклаф из отдела наук о жизни в Империале сказал: «Мы создали эту историю о том, как этим существам удается меняться, основываясь на их замечательной способности выживать при высыхании».
"Однако, когда мы начинаем расследование с других бесполых видов бделлоидов, которые не высыхают, мы обнаруживаем, что история не разыгрывается. Мы думали, что лучше понимаем этих существ, но это гаечный ключ в работе."
Хотя последнее исследование показывает, что высыхание не является ключом к изменениям генома, команда подтвердила, что все виды, исследованные до сих пор, демонстрируют необычные уровни «горизонтального переноса генов», что означает, что они включают и используют чужеродную ДНК из отдаленных источников. родственные организмы в их геномах.
Бделлоидные виды, как известно, переняли тысячи генов растений, бактерий, грибов и одноклеточных организмов. Разные виды, по-видимому, адаптировались к своей уникальной среде, усваивая ДНК, которая способствует их выживанию, открывая еще один путь эволюции.
Неизвестно точно, как бделлоиды включают чужеродную ДНК, но восстановление ДНК после высыхания было предложено в качестве одного из путей для тех видов, которые подвергаются высыханию. Затем команда хочет более внимательно изучить эти чужеродные гены, чтобы понять, как они были приобретены.
Они также хотят изучать геномы людей в пределах одной и той же популяции с течением времени, чтобы увидеть, как меняются их геномы.
Наконец, несмотря на то, что самцы так и не были обнаружены, новое исследование геномов коловраток показывает, что ученые не могут так решительно исключить пол, как считалось ранее. Предыдущие данные предполагали, что структура генома бделлоида делает невозможным обычный секс.
Половые животные имеют две копии каждого гена, расположенные вдоль совпадающих хромосом, одну от отца и одну от матери. Первый секвенированный геном бделлоида показал, что две копии генов часто находились на одной и той же хромосоме, что несовместимо с их наследованием на хромосомах от отца и матери. Новое исследование, однако, не обнаружило таких же паттернов в трех новых геномах.
Ведущий автор доктор Рубен Ноуэлл сказал: «Мы не доказали, что они занимаются сексом, просто мы не можем доказать, что они не занимаются сексом на основе текущих результатов генома. У других видов коловраток есть идентифицируемые самцы., но самцов бделлоидной коловратки так и не нашли.
"Мы продолжим исследовать этих очаровательных существ, но на данный момент тайна только углубляется."