Цивилизация
Ученые из Института биологии гена (ИБГ) РАН прояснили происхождение генетической неоднородности уникального биологического объекта – однополых и размножающихся клонально, с помощью партеногенеза («девственного размножения»), ящериц редкого вида. Исследование было поддержано грантом Российского научного фонда (РНФ). Его результаты представлены в журнале PLOS One.
Партеногенез, или «девственное размножение» — одна из форм полового размножения организмов, при которой женские половые клетки (яйцеклетки) развиваются во взрослом организме без оплодотворения. Механизмы партеногенеза не до конца понятны, известно только, что двуполое размножение превращается в однополое, и особи фактически клонируются — воспроизводят сами себя. Среди позвоночных животных случаи партеногенеза очень редки и практически ограничиваются рептилиями, в числе которых ящерицы вида Darevskia rostombekowi. Их особь женского пола откладывает яйца, из которых вылупляются особи тоже женского пола, идентичные друг другу и своей матери.
«Приоритет открытия партеногенетических ящериц принадлежит отечественным ученым. В 1958 году зоолог Илья Даревский впервые описал этих особей, отловленных им в Армении. В честь него даже выделен отдельный род», — рассказывает ведущий автор исследования, доктор биологических наук Алексей Рысков, заведующий лабораторией организации генома ИБГ РАН.
Считается, что исходно этот вид возник 5—10 тысяч лет назад в результате межвидовой гибридизации двуполых видов. Обычно потомство от скрещивания особей разных видов нежизнеспособно и в любом случае дальше не размножается, однако в редких случаях, именно у рептилий, у особи-потомка нарушается взаимодействие хромосом, и она начинает воспроизводить сама себя (клонально, как будто клонируясь).
Согласно предыдущим генетическим исследованиям, основанным на аллозимном (белковом) анализе, все особи этого вида генетически идентичны, они образуют одну клональную линию, то есть представляют собой потомков одной особи. Принципиально новый метод, разработанный российскими молекулярными биологами, показал наличие не одного, а пяти клонов в изученных популяциях. Более того, ученые смогли определить причину такого разнообразия: оказывается, «виноваты» не пять независимых актов гибридизации (где каждый давал свой клон), а мутационные процессы. Происходили нелетальные мутации, которые сохранялись в геноме, и их носители становились родоначальниками новых (мутантных) клонов.
Итак, ученые показали, что описанный ими вид содержит один основной, широко распространенный географически клон, который возник в результате единичного акта межвидовой гибридизации, и еще несколько редких, географически ограниченных клонов, возникших в результате мутаций в нестабильных участках генома партеновида. В результате можно говорить о пересмотре многолетней гипотезы о генетической однородность этого вида.
Способность особей, мутантных по гипернестабильным участкам генома, создавать новые клональные линии имеет не только научную, но и практическую значимость для медицины и биотехнологии. Полученные российскими учеными данные помогут разобраться с проблемами генетической нестабильности клеточных линий – источников физиологически важных веществ и медицинских препаратов в биотехнологическом производстве, а также генетической нестабильности экспериментально клонированных животных, органов и тканей.
