Самки гигантского комодского варана размножаются без участия самцов
|
Английские и итальянские зоологи сообщили об удивительном открытии. Оказывается, комодские вараны (Varanus komodoensis) — редчайшие и самые большие в мире ящерицы — способны размножаться партеногенетически, то есть без участия самцов. Две самки комодского варана в зоопарках Великобритании отложили яйца, из которых благополучно вылупились нормальные детеныши. В отличие от других однополых ящериц, партеногенетическое потомство варанов — самцы. Дискуссия об эволюционном значении двуполого размножения продолжается.
В 1957 году И. С. Даревский обнаружил, что скальные ящерицы могут размножаться без участия самцов. В популяции самки этого вида благополучно откладывали яйца и выводили детенышей. Скепсис вокруг этого открытия существовал до тех пор, пока не обнаружились другие виды пресмыкающихся и земноводных, способных к однополому размножению.
На сегодняшний день известно не менее 70 видов рыб, амфибий и пресмыкающихся, в популяциях которых самки способны производить потомство без самцов. Генетические исследования этих самок показали, что они могут иметь двойной, тройной и даже четверной набор хромосом, а у некоторых рыб даже больший. В размножении могут участвовать и самцы, даже самцы другого вида, но при этом слияния материнской и отцовской гамет не происходит, отцовская гамета только инициирует развитие яйцеклетки с материнским набором хромосом.
Как появился такой изощренный, но отнюдь не уникальный способ размножения у пресмыкающихся? Ученые пришли к выводу, что в основе лежало близкородственное скрещивание различных видов. Успех этого сомнительного предприятия всегда обеспечивался кратным увеличением числа хромосом в гаметах матери и отца. Тут предложено три варианта. 1. В яйцеклетке при созревании не происходило разделения диплоидного набора хромосом, таким образом набор хромосом так и оставался двойным. В отцовской гамете не было необходимости, и она, даже попав в половые пути самки, отмирала. Потомство получало диплоидный материнский набор хромосом. 2. Матери с диплоидным набором хромосом в яйцеклетке всё же скрещиваются с нормальными самцами, дающими гаплоидные гаметы. В результате потомство получается триплоидным. Далее триплоидные самки дают однополое триплоидное потомство. 3. Существуют и тетраплоидные самки, которые производят тетраплоидное потомство. Разнообразие полиплоидных наборов хромосом у ящериц приводит к таким сильным внешним различиям, что двуполые и однополые популяции со сходным первичным набором хромосом считались разными видами.
На основе этого предполагается, что партеногенез является одним из механизмов появления новых видов. Два вида скрещиваются, удваивая для при этом свой хромосомный набор, и появляется генетически и морфологически новый вид. С другой стороны, Илья Сергеевич Даревский, первооткрыватель этого явления у ящериц, предполагал, что размножение без самцов — не способ видообразования, а всего лишь механизм выживания вида при большой разреженности особей, благодаря которому одинокая самка, не встретив в подходящее время самца, способна продолжить свой род. Одно из обычных возражений заключается в том, что при однополом размножении резко уменьшается разнообразие генных вариантов и за счет этого снижается приспособленность популяции, в итоге популяция быстро вымрет.
Новый виток дискуссии о значении партеногенеза дало открытие бесполого размножения у варанов. Около пяти лет назад ученые обнаружили, что партеногенетическое потомство варанов представляет собой самцов, самки появляются только при половом размножении. У варанов имеются две половых хромосомы: Z и W. Самцы имеют генотип либо ZZ, либо WW, а самки должны обязательно иметь две разные хромосомы: ZW. В каждой яйцеклетке и в каждом сперматозоиде содержится либо Z , либо W-хромосома. При спаривании гомозиготы (ZZ и WW) становятся самцами, а гетерозиготы (ZW) самками (у человека все наоборот). При однополом размножении набор хромосом в яйцеклетке просто удваивается, и тогда в обязательном порядке развивается гомозиготная особь, то есть самец. Зачем нужен партеногенез, если развиваются только самцы?
Ответом на этот вопрос служит недавнее открытие, касающееся размножения комодских варанов. Комодские вараны — огромные ящеры до 2,5 м в длину, весом до центнера, питаются падалью или нападают на крупных млекопитающих. Зоологи из Честерского (Chester Zoo) и Лондонского зоопарков (London Zoo), Школы биологических наук Ливерпульского университета (School of Biological Sciences, University of Liverpool, Великобритания) и Отделения зоологии и генетики животных Флорентийского университета (Dipartimento di Biologia Animale e Genetica «Leo Pardi», Италия) наблюдали за поведением двух самок этого вида, содержащихся в Честерском и Лондонском зоопарках. Вообще, зоопарки охотнее содержат самок, чем самцов, — в надежде на будущее пополнение. А самцов комодского варана перевозят из одного места в другое, чтобы они могли спариваться с самками. Но вот сначала вараниха из Лондонского зоопарка не дождалась самца и отложила яйца, из которых благополучно вылупились варанята, а затем и ее одинокая подруга из Честерского зоопарка проделала то же самое.
Генетические пробы не выживших эмбрионов показали, что в выводках — сплошные материнские клоны с теми или иными вариациями. Правда, все они самцы. Ученые предполагают, что такая стратегия размножения может иметь смысл, когда популяция животных разрежена или очень мала. Тогда самки производят на свет многочисленное гомозиготное поколение, которое компенсирует плачевный недобор отцов. На сегодняшний день дикую популяцию гигантских рептилий составляют около 4 тысяч особей, четверть из них зрелые самки. Самцов больше чем самок, и они устраивают кровавые турнирные бои за право оставить потомство.
Новые данные о размножении комодских варанов имеют не только академический интерес, как сообщают авторы публикации, но и практический. Теперь можно будет разработать новую стратегию содержания и разведения в неволе этих редких животных. Кроме того, придется пересмотреть племенные книги комодских варанов, где записаны родословные всех содержащихся в неволе особей: все эти записи не учитывают возможность партеногенеза.
Источник: Phillip C. Watts, Kevin R. Buley, Stephanie Sanderson, Wayne Boardman, Claudio Ciofi, Richard Gibson. Parthenogenesis in Komodo dragons // Nature, 2006. V. 444. Р. 1021–1022.
