Тройной набор хромосом и бесполое размножение помогли мраморным ракам планету Земля
Мраморный рак Procambarus fallax (подвид virginalis) смог широко распространится по миру благодаря особому размножению - партеногенезу.
Эти животные появились в результате мутации, при скрещивании болотных раков Procambarus fallax. Их потомки вместо двойного набора хромосом, как у родителей, получили тройной набор, говорится в статье издания Nature Ecology&Evolution.
Немецкие, американские и мадагаскарские исследователи предположили, что высокий уровень гетерозиготности и триплоидность позволили этим ракам размножаться партеногенезом.
Это, с одной стороны, уменьшило эффект вредных мутаций, которые накапливаются при однополом размножении, а с другой - позволило быстрее приспосабливаться к новым условиям.
Пресноводные раки Procambarus fallax обитают в болотах американских штатов Джорджия и Флорида. Также они прижились в качестве домашних животных, их разводят в неволе и держат в аквариумах.
Мраморных раков Procambarus fallax подвида virginalis впервые обнаружили в аквариуме в Германии в 1995 году. За два десятилетия они распространилисьпо всей Европе, попали в США и Японию, сначала как домашние животные, а потом их стали находить в дикой природе.
Мраморные раки всеядны, в их рацион входят как гниющие листья, так и мелкие насекомые, улитки, мальки или мелкие рыбы. Они выживают в водоемах с различной соленостью, кислотностью и при разных температурах.
Кроме всего прочего, раки virginalis, как явствует из названия, размножаются партеногенезом или "девственным размножением", то есть их яйцеклетки развиваются без оплодотворения. Это дает им преимущество перед местными видами, которые размножаются половым путем, а значит, гораздо медленнее. В конце концов мраморных раков признали инвазивным видом, угрожающим местным ракообразным. В странах Евросоюза и в некоторых штатах США их продажа в качестве аквариумных животных запрещена.
Авторы нового исследования под руководством Франка Люко (Frank Lyko) решили выяснить, как мраморные раки научились размножаться партеногенезом. Для этого ученые отсеквенировали ядерный геном особей virginalis из диких и домашних популяций в Германии и США. Для сравнения исследователи секвенировали геномы близкородственных болотных раков и P. аlleni.
Также авторы работы хотели выяснить, имеет ли отношение к мраморным ракам virginalisпопуляция ракообразных, недавно появившихся на Мадагаскаре и вытесняющая несколько местных видов.
Оказалось, что в геноме мраморных раков содержится не диплоидный набор хромосом, а триплоидный набор.
Последовательности всех трех наборов были похожи на хромосомы вида P. fallax, и при этом два из них были идентичны друг другу, а третий незначительно от них отличался. Исходя из полученных результатов, ученые предположили, что мраморные раки появились в результате скрещивания двух особей P. fallax, которые произошли из разных мест, и которых, по-видимому, посадили в один аквариум. Также исследователи выяснили, что мадагаскарская популяция мраморных раков генетически очень похожа на геном первых особей, найденных в Германии в 1995 году.
Также ученые проверили гетерозиготность подвида virginalis и обнаружили, что она довольно высока - 0,53 процента по сравнению с 0,03 процента у родительского вида P. fallax. По мнению исследователей, высокая гетерозиготность и триплоидность позволила мраморным ракам уменьшить эффект от накопления вредных мутаций, который при партеногенезе приводит к деградации и вымиранию вида. Более того, эти особенности генома позволили ракам быстро адаптироваться к новым условиям.
Недавно исследователи зафиксировали, как на партеногенез в неволе перешла самка зебровой акулы. Сначала она жила в аквариуме вместе с самцом и размножалась обычным способом, но потом ее пересадили в другой аквариум и она начала откладывать яйца самостоятельно.
