После спаривания самок и самцов палочников вида Ramulus mikado появляется потомство, генетически идентичное только самкам, без ДНК «отца». Это значит, что самцы, хоть и спариваются с самками, оплодотворить их не могут.
Самка палочника / ©Lee Waranyu, Shutterstock
В мужских половых клетках содержится генетический материал, который во время оплодотворения попадает в яйцеклетку. Потомство наследует 50% генов от матери и столько же от отца. Для подобного (полового) типа размножения необходимы два партнера.
Однако в природе существует еще одна форма полового размножения — партеногенез, когда самки размножаются без участия самцов. При такой форме новая жизнь развивается из неоплодотворенной яйцеклетки и наследует геном матери.
Например, к партеногенезу способны многочисленные виды насекомых-палочников, в популяциях которых мало самцов. Интересно, что некоторые самки палочников могут использовать однополое размножение как при отсутствии партнеров, так и при их наличии. Но встречаются виды, которые, когда рядом есть самец, все же «предпочтут» «обычное» размножение, путем оплодотворения.
Группа ученых из Национального института фундаментальной биологии (Япония) попыталась выяснить, будут ли самцы вида Ramulus mikado, которые малочисленны в популяции, спариваться с самками и оплодотворять яйца. Результаты исследования опубликованы на сайте препринтов по биологии bioRxiv.
Ученые отловили 15 самок и четырех самцов Ramulus mikado, после чего поместили в клетку, где и произошло их совокупление.
Затем исследователи секвенировали ДНК отложенных яиц и сравнили с генетическими последовательностями «родителей», которые спаривались. Выяснилось, что яйца содержали только «материнскую» ДНК и все потомство оказалось самками. Оплодотворения не произошло, несмотря на контакт, то есть у самок «включился» партеногенез.
Ученые исследовали половые органы одного из самцов и обнаружили, что его сперматозоиды были с дефектами, из-за чего, как считают биологи, семенная жидкость не выбросилась.
«Дефектные сперматозоиды, вероятно, результат накопления генетических мутаций, которые снижают способность самцов производить качественную сперму. Хорошая сперма стала не нужна, когда вид перешел к размножению партеногенезом. Похоже, самцы Ramulus mikado окончательно утратили способность оставлять потомство», — объяснил биолог Томонари Нодзаки.
Японские ученые изучили сперму только одного самца, поэтому для подтверждения их выводов нужны дальнейшие исследования.
Возникает вопрос: если самцы палочников Ramulus mikado бесплодны, а самки воспроизводят только самок, откуда у этого вида берутся особи мужского пола?
«Самки Ramulus mikado иногда все же производят самцов при помощи партеногенеза, но точный механизм этого пока нам неизвестен», — отметил биолог Александр Брандт из Лозаннского университета (Швейцария).
В будущем ученые хотят сравнить стерильных самцов Ramulus mikado с фертильными самцами похожих видов палочников, чтобы определить генетические факторы, вызывающие бесплодие. Если биологи поймут причины бесплодия у насекомых, они изобретут новые способы борьбы с вредителями —например, смогут внедрять в их популяции стерильных особей, в результате чего эти вредители перестанут размножаться (благо множество насекомых не размножаются партеногенезом).
