Živali: skrivnostne vrste rib, katerih vsa populacija je samica

V rekah Mehike in južnega Teksasa živi vrsta rib, ki bi morala biti izumrla, ker je bila celotna populacija ženskega spola.

Ta riba je prišla v stik z ribjim samcem iz sorodne vrste.

Toda v evoluciji geni ribjega samca ne igrajo nobene vloge.

Ta pojav se imenuje ginogenezako samica za sprožitev razvoja jajčec uporabi samo samčevo spermo, DNK pa takoj zavrže.

Ta vrsta proizvaja samo ribje samice, od katerih je vsaka klon svojega starša.

Ime te vrste je Amazonka molly – vzeto iz plemena bojevnic v grški mitologiji.

Že skoraj stoletje so bili znanstveniki zmedeni nad obstojem te vrste.

Teorija evolucije pravi, da bi morale nespolne vrste hitro izumreti. Ker brez seksa se bodo škodljive mutacije sčasoma nakopičile v genomu.

Vendar pa je ta ženska vrsta preživela približno 100.000 let.

Kako je torej amazonski molly preživel, ko teorija nakazuje, da naj bi že zdavnaj izumrl?

Seks je drag, pravi Edward Ricemeyer, računalniški biolog na Univerzi Ludwiga Maximiliana v Münchnu v Nemčiji in soavtor nove študije o vrsti amazonske molly.

V spolnih odnosih mora vsak posameznik iskati in tekmovati za partnerja. Vsak starš prispeva samo polovico svojega DNK.

Razmnoževanje je pogosto neenakomerno, ker samice pri mnogih vrstah vložijo veliko več energije kot samci v proizvodnjo, kotitev ali inkubacijo in vzgojo potomcev.

Nasprotno pa se nespolno razmnoževanje sliši veliko bolj donosno. Ni potrebe po iskanju (in soočanju) s partnerjem in vsak posameznik lahko prenese 100 % genov.

Toda v vsej piramidi življenja prevladuje seks.

“Če pogledate celotno sliko, je to 99,9 % seks,” je dejal Dave Speijer, evolucijski biolog z Univerze v Amsterdamu na Nizozemskem.

Med spolnim razmnoževanjem se DNK obeh staršev premeša s postopkom, imenovanim rekombinacija. Ta proces daje vsakemu potomcu edinstveno kombinacijo genov.

To pomeni, da je več genetskih variacij znotraj spolnih vrst, saj ima vsak posameznik drugačno mešanico genov, kar je na splošno koristno za preživetje vrste.

Seks zagotavlja tudi zaščito.

Brez te genetske randomizacije se genom sooča s tako imenovano počasno grožnjo Müllerjeva raglja.

Ko se DNK kopira, pojasnjuje Speijer, “vedno pride do napak.”

Pri spolnih vrstah je te napake mogoče odstraniti iz genskega sklada. Pri klonskih vrstah, ki se razmnožujejo nespolno, pa se napaka vedno znova deduje.

Sčasoma naj bi se te škodljive mutacije kopičile in poškodovale genom, dokler vrsta ne izumre.

Po tej teoriji bi morale biti nespolne vrste kratkotrajne, ker jim je usojeno, da utrpijo genetsko škodo.

Toda nekatere vrste, kot je amazonska molly, ne le preživijo, ampak tudi uspevajo.

Speijer meni, da lahko del zmede izvira iz načina interpretacije teorije.

Po njegovem mnenju je genetske “napake”, podedovane s spolnim razmnoževanjem, bolje razumeti kot omejitve vsega življenja.

Vsak sistem mora imeti način za obvladovanje genetskih “napak” in seks je le ena od takih strategij.

Gledano s tega vidika, dolgožive nespolne vrste ne kljubujejo pravilom evolucije, ampak najdejo alternativne načine za njihovo premagovanje.

Po vsem živalskem kraljestvu obstajajo nekatera nespolna bitja, za katera se zdi, da preživijo dlje, kot napoveduje teorija, od žuželk paličnjakov, ki živijo v grmovju, do “mikroživali” v obliki madežev.

Amazonske mollije spadajo v skupino samic, ki živijo brez samcev iz generacije v generacijo.

Še vedno se razpravlja o tem, kako so se ta dolgoživeča nespolna bitja očitno izognila usodi, ki jo je napovedala Müllerjeva raglja.

Ricemeyer je dejal, da nova študija pojasnjuje del sestavljanke, ki je prej manjkal.

“In ta del je pretvorba genov.”

Pretvorba genov je oblika genetske izboljšave in ne nekaj edinstvenega za amazonsko molly. To se dogaja v mnogih organizmih, tudi pri ljudeh.

Pri spolnih vrstah, kot je naša, vsak posameznik običajno nosi dve kopiji večine genov – eno od matere in eno od očeta.

Ko je DNK poškodovana, na primer zaradi UV-sevanja, lahko celice včasih uporabijo eno kopijo gena kot nadomestek predloge popraviti druge.

Ta proces, znan kot pretvorba genov, lahko na koncu naredi dve kopiji gena bolj podobni druga drugi.

Pri ljudeh in večini živali ta mehanizem deluje večinoma kot proces v ozadju, ki tiho popravlja poškodbe DNK, ko do njih pride.

Toda pri amazonski molly se zdi, da ima ta proces veliko bolj osrednjo vlogo pri ohranjanju njenega genoma.

Ricemeyer in ekipa so uporabili sekvenciranje celotnega genoma za primerjavo DNK amazonske molly med generacijami.

Opazili so, da se zdi, da so bili deli DNK molijev vedno znova “prepisani”, ne z genetsko randomizacijo spola, temveč s pretvorbami genov, ki se pri molijih pojavljajo pogosteje kot pri večini drugih živali.

Tukaj se zdi, da pretvorba genov naredi nekaj podobnega za genom molly kot spol za nas – pomaga omejiti kopičenje škodljivih mutacij.

Tako kot večina nespolnih živali je tudi amazonska molly nastala iz enega samega naključnega dogodka.

Raziskave kažejo, da se je ta dogodek zgodil pred približno 100.000 leti, ko se je samica atlantskega mollyja parila s samcem jadrnice.

Za razliko od večine hibridov, kot so mule ali ligri, ta par ne daje sterilnih potomcev.

Namesto tega proizvaja linijo krvi, ki se lahko razmnožuje brez spolnosti.

Posledično vsaka amazonska molly nosi genetski material dveh vrst prednikov, kar daje vrsti že od samega začetka visoko genetsko variabilnost, kar je biološka prednost pred Müllerjevo ragljo.

To dvojno dedovanje je verjetno ključ do sposobnosti molly, da izvede široko razširjeno pretvorbo genov.

Ker sta starševski vrsti precej tesno povezani, sta si njuna gena dovolj podobna, da opravljata isto funkcijo, a dovolj različna, da ponujata različne predloge za uporabo.

Enako presenetljivo je, da se zdi, da se pretvorbe genov pojavljajo pogosteje v nekaterih delih genoma kot v drugih.

“Vrste mutacij, za katere mislite, da so najhujše, najnevarnejše, najbolj škodljive, so pravzaprav deli genoma, kjer vidimo najpogosteje pretvorbe genov,” je dejal Ricemeyer.

Rezultat je vrsta, za katero se zdi, da ima odlično genetsko zdravje kljub 100.000 let brez spolnosti.

Razumevanje teh alternativnih strategij za obravnavo genetskih “napak” bi lahko imelo posledice onkraj amazonske molly, tudi za človeško biologijo.

Kajti nevarne mutacije se ne pojavljajo le pri nespolnih vrstah.

“Rak je bolezen mutacije,” je dejal Ricemeyer.

Čeprav pazi, da ne pretirava s posledicami svojih ugotovitev, pravi, da bo vse, kar lahko izboljša naše razumevanje genetskih mutacij – in naravnih strategij za spopadanje z njimi – dolgoročno pomagalo.

Ali je Amazonova molly razvila resnično stabilno alternativo, ostaja odprto vprašanje.

Znanstveniki še vedno ne vedo, kako dolgo lahko pretvorba genov zadrži Müllerjevo ragljo.

Toda za ribo, ki po evolucijski teoriji ne bi smela obstajati, je slika njenega genetskega zdravja presenetljivo močna.

“Mislili smo, da je spolno razmnoževanje edini pravi način za ohranjanje zdravja genoma … Zdaj pa ugotavljamo, da obstajajo tudi drugi načini,” je dejal Ricemeyer.