Непорочне зачаття: чому деякі тварини розмножуються без сексу

В акваріумі американського міста Хендерсонвілл, штат Північна Кароліна, нещодавно сталася незвичайна подія: самиця ската завагітніла без участі самця.

Це, здавалося б, кинуло виклик законам природи, оскільки самиця Шарлотта вже вісім років навіть не бачила самця.

Вчені були спантеличені. Спочатку вони припустили, що батьком міг стати самець бамбукової акули, що мешкає по сусідству. На цю думку працівників океанаріума наштовхнули сліди укусів, які вони виявили на плавцях ската. Річ у тім, що під час залицянь акули кусають самиць.

Але це призвело б до появи незвичайного гібрида акули й ската. Тому вчені вирішили, що вагітність може бути результатом рідкісного явища - партеногенезу (від грецького слова "парфенос", що означає "незайманий", і "генезис" - "творіння").

Це - рідкісний вид розмноження, коли яйцеклітина розвивається самостійно без запліднення.

Якщо при звичайному зачатті ембріон містить по одному набору хромосом від кожного з батьків, у "непорочному" випадку яйцеклітина ділиться на дві ідентичні клітини з однаковим набором ДНК. Потім вони поєднуються, і виходить повний набір. Так починається формування зародка.

Шарлотта далеко не перша тварина, що зачала самотужки.

Найбільш поширене таке явище у комах одноденок, пітонів й удавів,

У хребетних партеногенез теж трапляється, хоч і рідко. Він буває у деяких видів ящірок, наприклад, у варанів.

У 2001 році в одному з зоопарків Небраски самиця риби-молота народила без самця.

А от у скатів такий спосіб розмноження трапляється значно рідше, ніж у акул, і випадок Шарлотти можна назвати унікальним.

Чому саме відбувається партеногенез залишається загадкою. Деякі вчені припускають, що це остання спроба самиць передати свою генетику потомству.

"Ціль еволюції – передати гени, – каже Кевін Фельдхайм, молекулярний біолог з музею природничої історії в Чикаго. – Ізольована самиця просто не має такої можливості".

Фельдхейм дослідив ще один випадок партеногенезу серед зебрових акул у чиказькому акваріумі Шедд у 2008 році. Спочатку він переконався у відсутності безладних статевих зв'язків серед мешканців акваріума.

"Не було доказів того, що самці спарювалися з самицями, на жаль, в акваріумі немає камер, які працюють цілодобово", - каже він. З'ясувати походження акул може бути складно, оскільки деякі самиці можуть зберігати сперму протягом кількох місяців після спарювання, пояснює вчений.

Фельдхайм розробив тест на батьківство й зібрав необхідні генетичні маркери. Результати підтвердили, що потомство зебрової акули не мало батьківської ДНК – лише ДНК матері.

"Постало питання, як це могло статися? Що ж, відповідь – партеногенез", – вказує Фельдхайм.

У більшості тварин статеве розмноження місить ядерний поділ, відомий як мейоз – коли клітини діляться, розподіляючи між собою генетичний матеріал та інші клітинні механізми. Внаслідок цього утворюються три клітинних відгалуження, так звані полярні тільця.

Зазвичай їх повторно поглинають самиці, але в партеногенезі одне з полярних тілець може запліднити яйцеклітину та сформувати життєздатний ембріон, імітуючи статеве розмноження.

"Цей процес відрізняється від клонування і має свої недоліки", — додає Кеді Лайонс, дослідниця, що вивчає акул і скатів в акваріумі Джорджії.

"Клітини не є точною копією матері", — каже вона. Однак, оскільки і яйцеклітина, і полярне тільце містять лише частину геному матері, потомство є менш генетично різноманітним.

В еволюційному сенсі партеногенез може бути корисним у певних умовах, дозволяючи швидко й ефективно збільшити популяцію та адаптуватися до різних умов середовища.

Наприклад, деякі популяції батігохвостих ящірок у Мексиці й Каліфорнії стали повністю жіночими і розмножуються безстатевим шляхом.

Це має певні переваги, що дозволяють їм колонізувати нові території й уникати захворювань, які передаються статевим шляхом.

З іншого боку, при цьому різко знижується генетична різноманітність популяції, що забезпечується за рахунок змішування ДНК двох батьків.

На жаль, не всі види так добре пристосувалися до партеногенезу, як батігохвості ящірки. Потомство акул, народжене безстатевим шляхом, зазвичай, рідко досягає статевої зрілості.

Дослідження виявило, що партеноти (особини, народжені через партеногенез) жили в середньому на рік менше, причому багато з них демонстрували поведінку, що знижувала їхні шанси на виживання, наприклад, кривобоке плавання, обертання, стійку на голові та труднощі з годуванням.

Дослідниця Кеді Лайонс каже, що не була здивована, побачивши докази партеногенезу у скатів, хоча випадок Шарлотти не розгадав усіх таємниць цього явища.

"Ми не знаємо, чому саме самиці розмножуються у такий спосіб. Ми просто припускаємо, що коли хлопці й дівчата збираються разом, вони робитимуть свою справу".

Однак саме в таких унікальних ситуаціях, наприклад, коли тварини перебувають під наглядом людини, партеногенез відбувається частіше. "Очевидно, життя знаходить вихід", - каже вона.