Vědci odhalili tajemství „panenského zrození“
Mouchy, stejně jako většina živočichů, potřebují k rozmnožování partnera. V nové studii publikované v časopise Current Biology však vědci našli způsob, jak tohoto partnera z rovnice vyloučit, uvádí časopis Science.
Vědci identifikovali řadu genů, které jsou zjevně zodpovědné za schopnost druhu ovocné mušky známé jako Drosophila mercatorum rozmnožovat se nepohlavně, neboli účinně se klonovat. Poté identifikovali a změnili expresi odpovídajících genů u jednoho z nejstudovanějších druhů ovocných mušek, D. melanogaster, který se obvykle spoléhá na pohlavní rozmnožování. Když byly tyto geny změněny u samic tohoto druhu, zanedlouho začaly mouchy klást životaschopná vajíčka, aniž by potřebovaly spermie samce. Genom potomků obsahuje všechny geny jejich matky, včetně vnesených genů jiných druhů much, což zajišťuje, že se její schopnost samoreplikace přenáší z generace na generaci, uvádí dále časopis Nature.
Není potřeba samec
U savců vznikají potomci, když spermie samců oplodní vajíčka samic. U mnoha druhů hmyzu a ještěrů, stejně jako u dalších živočichů, se však vyvinula také partenogeneze, která nevyžaduje žádný genetický příspěvek samce, jako alternativa k sexu.
Aby Sperlingová a její kolegové identifikovali geny, které jsou základem partenogeneze, sekvenovali genomy dvou kmenů mouchy Drosophila mercatorum: jednoho, který se rozmnožuje pohlavně, a druhého, který se rozmnožuje partenogenezí. Poté vědci porovnali aktivitu genů ve vajíčkách mušek schopných partenogeneze s aktivitou genů ve vajíčkách mušek schopných pouze pohlavního rozmnožování, aby identifikovali geny, které pracují během jednoho procesu, ale ne během druhého.
Toto srovnání umožnilo autorům identifikovat 44 genů, které se potenciálně podílejí na partenogenezi. Výzkumníci změnili ekvivalentní geny u ovocné mušky Drosophila melanogaster, která se obvykle nemůže rozmnožovat nepohlavně.
Po změně různých kombinací genů vědci narazili na kombinaci, která vyvolala partenogenezi u zhruba 11 % samic ovocných mušek. Někteří potomci těchto geneticky upravených mušek byli rovněž schopni partenogeneze.
Přestože partenogenetické mušky získaly geny pouze od svých matek, nebyly vždy klony svých rodičů. Některé měly tři sady chromozomů, zatímco vajíčka nakladená matkami rozmnožujícími se partenogenezí mají obvykle pouze dvě.
Méně komplikované než sex
„Partenogeneze je nejefektivnější způsob rozmnožování. U živočichů je sex velmi komplikovaný,“ říká Tanja Schwanderová, evoluční bioložka z univerzity ve švýcarském Lausanne, která studovala partenogenezi u strašilek. Studium partenogeneze podle ní pomáhá biologům pochopit výhody a kompromisy spojené s pohlavním rozmnožováním.
Nová práce by také mohla biologům pomoci pochopit evoluci samotné partenogeneze, říká Chau-Ti Ting, evoluční biolog z Národní tchajwanské univerzity v Tchaj-peji. Doufá, že se podaří zjistit, zda i jiné druhy much mají geny pro partenogenezi podobné těm u D. mercatorum; to by mohlo pomoci dát dohromady, jak se toto chování vyvinulo.
Sperlingová poznamenává, že někteří zemědělští škůdci využívají partenogenezi k rychlému množení, čímž zesilují svou sílu poškozovat plodiny. Například ve Spojeném království se jeden druh můry obrátil k partenogenezi kvůli rozšířenému používání pesticidů, které narušují rozmnožování samců můry. Podle Sperlinga se z těchto molů stali významní škůdci. Doufá, že se jí podaří prozkoumat, které zásady a strategie ochrany proti škůdcům by mohly vést k tomu, že se škůdci začnou spoléhat na partenogenezi, což by mohlo pomoci udržet škůdce pod kontrolou.
Dřívější pokusy
Vědcům se v této práci poprvé podařilo pomocí genetického inženýrství vyvolat „panenský porod“ u samic zvířat, které normálně potřebují k rozmnožování samce.
- Ložnice pro otroky nalezená archeology nedaleko Pompejí
- První kontejnerová loď poháněná zeleným metanolem se vydává na první plavbu Suezským průplavem
- Ledový muž Ötzi má nový vzhled, plešatý a s tmavou pletí
V dřívějších pokusech vědci vytvořili mláďata myší a žab bez genetického vstupu samčího rodiče. Tito potomci však vznikli spíše úpravou vaječných buněk v laboratorních miskách než tím, že by samice zvířat získaly schopnost partenogeneze.
Podle spoluautora studie Alexise Sperlinga, vývojového biologa z univerzity Cambridge ve Velké Británii, byly v dřívějším výzkumu identifikovány kandidátní geny pro partenogenezi. Její tým však podle jejích slov tyto geny nejen přesně určil, ale také potvrdil jejich funkci tím, že je aktivoval u jiného druhu.