Тази риба живее без мъжки от 100 000 години – и учените едва сега разкриват как

Когато Poecilia formosa каже, че не ѝ трябва мъж, повярвайте ѝ. Всяка една от тези малки риби, които живеят в сладководните потоци на Мексико и Южен Тексас, е женска и се размножава изцяло безполово, произвеждайки клонинги на самата себе си.

Колкото и завидно да изглежда това, рибата представлява еволюционен парадокс. Според еволюционната теория поне частично полово размножаване е необходимо, за да се запази генетичното разнообразие на един вид и да се намали рискът от изчезване. Как тогава тези риби са успели да се задържат и дори да процъфтяват в продължение на хилядолетия?

Според ново изследване, публикувано в Nature, Poecilia formosa не страдат от предвижданите негативни последици на безполовото размножаване. Напротив, изглежда, че притежават тайно оръжие, което компенсира недостатъците на асексуалността. Откритията хвърлят нова светлина върху това как този и други безполови видове избягват еволюционната задънена улица.

Poecilia formosa са дребни рибки с перки, големи колкото човешки палец. Популярното им име на английски (Amazon molly) идва от воинствените амазонки от гръцката митология. Видът се появява преди около 100 000 години, след като женска Poecilia formosa се кръстосала с мъжки от вида Poecilia latipinna. Обикновено чифтосването между различни видове води до безплодно потомство, но в този случай резултатът бил вид, способен да създава живо копие на самия себе си. Рибите все пак трябва да се чифтосват с мъжки молини от други видове, за да задействат процеса на самоклониране, явление, известно като гиногенеза, но потомството им никога не наследява ДНК от тези мъжки.

Когато Poecilia formosa е открита през 1932 г., тя става първият известен гръбначен вид, способен на безполово размножаване. Оттогава са идентифицирани десетки други гръбначни с подобни способности, включително комодски варани и акули чук, но Poecilia formosa са сред малкото, които го правят изцяло.

Как успяват да поддържат този начин на размножаване толкова дълго остава загадка. Според съществуващите модели, които описват натрупването на генетични мутации при безполово размножаване, Poecilia formosa „би трябвало да изчезнат след около 10 000 години“, казва Едуард Райсмайер, компютърен биолог в Университета „Лудвиг Максимилиан“ в Мюнхен и съавтор на новото изследване. „Фактът, че съществуват много по-дълго, е истински парадокс.“

Райсмайер, който започва да изучава вида през 2019 г., когато е научен сътрудник в Университета на Мисури, добавя, че учените все още не разбират напълно как безполовите видове, особено по-сложните като гръбначните, избягват натрупването на вредни мутации, след като естественият подбор не ги елиминира постоянно.

За да разберат как Poecilia formosa се справя с генетичните си предизвикателства, Райсмайер и колегите му анализирали геномите на няколко такива риби и открили, че те сами поддържат генетичния си контрол в продължение на десетки хиляди години.

Генетичният анализ показва, че вредните мутации се появяват при амазонските молини също толкова често, колкото и при техните родственици, които се размножават по полов път. Но за разлика от тях, амазонските молини изглежда използват малко познат генетичен механизъм, който позволява подобни мутации да бъдат премахвани или поправяни.

Този процес, наречен генна конверсия, работи чрез заместване на сегмент от хромозомата с идентична последователност, копирана от сходен участък на друга хромозома. Бозайниците, включително и хората, също разполагат с тази способност, най-вече за поправяне на увреждания в ДНК.

При Poecilia formosa обаче генната конверсия изпълнява роля, подобна на феномен (crossing-over recombination), при който гените на майката и бащата се смесват при половото размножаване. Генната конверсия, също като феномена, създава генетична вариация, върху която естественият подбор може да действа. Това позволява нежеланите мутации да бъдат отстранявани или коригирани.

Учените отдавна подозирали, че безполовите видове може да използват подобен механизъм, „но това е първият път, когато това наистина е доказано“, казва Райсмайер.

Това, което Райсмайер и екипът му открили в геномите на Poecilia formosa, „вероятно се случва и при други безполови видове, просто още не е показано“, казва Мика Дънторн, микробиолог и професор в Университета в Осло.

Дънторн, който не участва в проучването, допълва, че би било полезно подобни изследвания да се направят и върху други безполови организми. „Интересно би било да разберем колко широко разпространен е този механизъм при животни, растения и гъби, както и дали съществува при микробни еукариоти или протисти.“

Не е ясно дали всички безполови видове разчитат на подобни генетични инструменти. И Райсмайер, и Дънторн се надяват, че бъдещи изследвания ще дадат отговор. Сред хилядите видове, за които е известно, че се размножават чрез клониране, учените са изучили на геномно ниво само малка част. Възможно е, казва Райсмайер, природата да е създала разнообразни решения за справяне с недостатъците на безполовото размножаване, но няма да ги разберем, докато не отделим време да ги проучим.

Разкриването на тези генетични механизми „може да има множество приложения“, казва Райсмайер, от генетично подобряване на културите до нови медицински подходи. Ракът, отбелязва той, „е заболяване, при което една клонална линия клетки натрупва мутации, позволяващи ѝ да расте и да доминира над нормалните клетки.“ Докато Poecilia formosa а интересна сама по себе си, нейният уникален начин на възпроизвеждане може да ни подскаже нещо важно за борбата с едно от най-значимите заболявания при хората.