Тема:

Размножение животных 3 суток назад

Отказ от секса сделал из паразитических червей безжалостных убийц

Отказ от секса помог паразитическим червям стать наиболее разрушительными вредителями для овощных и декоративных культур по всему миру.
Фото Diana Fernandez / IRD-UM2-Cirad.

Некоторые специалисты задаются вопросом: не переоценён ли секс? Впрочем, ответ зависит от того, о ком спрашивается. Так, в случае бесполой галловой нематоды (Meloidogyne) ответ, вероятно, будет положительный. В отличие от таких животных как американский таракан и кошачья акула, которые способны при необходимости производить потомство бесполым путём, у таких паразитических червей нет выбора в этом вопросе: они могут размножаться исключительно бесполым путём.

Правда, природа всё-таки наградила их определённым преимуществом перед другими видами, превратив их в эффективные машины для убийства урожая. И они превосходят в этом вопросе своих родственников, воспроизводящих потомство половым путём. Согласно данным экспертов, эти опасные вредители повреждают до пяти процентов мирового урожая культурных сортов растений.

Долгое время специалисты не понимали, каким образом именно эти черви наносят столь ужасающие разрушения. Как оказалось, они перешли на новый уровень адаптации, научившись размножаться с помощью дублирования геномов.

Немного справочной информации. Галловые нематоды, входящие в число пяти основных патогенов растений во всём мире, являются микроскопическими круглыми червями, которые заражают по всему миру корни более чем двух тысяч плодовых, овощных и декоративных культур. Когда они проникают в растение, они выделяют особый фермент, который, среди прочего, приводит к задержке роста культуры и увяданию.

Самки червей откладывают яйца, каждая кладка может содержать до 1000 яиц. В таких регионах как Южная и Центральная Америка галловые нематоды уничтожают целые плантации кофе, заставляя тем самым фермеров выращивать другие культуры – сахарный тростник, например.

На сегодняшний день известно 98 видов галловой нематоды (род Meloidogyne). И хотя не все они размножаются бесполым путём, наиболее опасными из них являются как раз те виды червей, которые предпочли в ходе эволюции именно этот способ воспроизводства. И это долгое время очень удивляло биологов.

В то время, как у большинства животных (более 99 процентов) наилучшим путём для эволюционного успеха является естественное половое размножение, некоторые виды галловых нематод научились размножаться без секса.

"На протяжении долгого времени галловые нематоды оставались для нас эволюционной головоломкой, поскольку самыми разрушительными сельскохозяйственными паразитами являются те, которые отказались от секса и мейоза", — говорит Этьен Данчин (Etienne Danchin) из Французского национального института сельскохозяйственных исследований.

По его словам, такие виды, которые будучи не в состоянии объединить полезные мутации разных особей и не в состоянии очистить прогрессивное накопление вредных мутаций, представляют собой эволюционные тупики.

Но, к несчастью для фермеров, такие бесполые нематоды оказались опасным исключением из правила. Они не только наносят бОльший урон по сравнению с их спаривающимися родственниками, но и заражают новые растения и имеют большую зону охвата. Согласно исследованию Данчина и его коллег, причина такого успеха кроется, по всей видимости, именно в их генах.

Исследователи изучили геномы трёх наиболее опасных галловых нематод: M. incognita (южной галловой нематоды), M. javanica (сахарно-тростниковой нематоды) и M. arenaria (ореховой нематоды). Затем специалисты сравнили их по половому отношению.

Геномы оказались достаточны большими, они включают в себя многочисленные дублированные участки, возникшие в результате репродукции, когда по меньшей мере, два отдельных генома недавно гибридизовались. Иными словами, по данным авторов научной работы, эти бесполые существа, скорее всего, стали относительно недавним результатом серии межвидовой гибридизации. Дальнейший анализ показал, что у многих копий генов были разные последовательности и функции.

Так, эти бесполые черви являются полиплоидными. Это означает, что в отличие, например, от нас, они имеют более двух наборов хромосом – особенность, позволяющая им сохранять богатое генетическое разнообразие.

Другой интересной особенностью в их геномах является обилие мобильных элементов, "прыгающих генов", которые способны двигаться в разных частях генома с целью получения мутации или поставки новых элементов для генов, кодирующих белки. Специалисты считают, что эти транспозоны могут играть опредёленную роль, помогая червям адаптироваться к новым условиям и, соответственно, превосходить спаривающихся собратьев.

"Поразительный успех таких бесполых нематод может как раз скрываться в их гибридном происхождении, благодаря чему они объединили несколько геномов, адаптированных паразитическими нематодами, в одном виде", — говорит Данчин.

Результаты исследования опубликованы в научном издании PLOS.

Ранее выяснилось, что самка акулы переключилась на размножение без участия самца, а самки рыбы-цихлиды могут отращивать себе яички.

Сегодня