How does this all-female species reproduce? - Susana Freitas and Darren Parker

Переводчик: Natalia Savvidi Редактор: Rostislav Golod

In 2021, workers at a Sardinian aquarium were stunned by the birth

В 2021 году работники аквариума на Сардинии

были потрясены, когда родилась кунья акула.

of a smoothhound shark, who they called Ispera.

Её назвали Испера.

What shocked them was that, for the last decade,

Их удивило в частности то, что в последние лет десять

Ispera’s mother had been living only with other females.

мать Исперы содержалась исключительно с самками.

But it’s actually entirely possible that Ispera had no father—

Однако вполне возможно, что у Исперы и не было отца.

and the reason why that is also explains other biological curiosities,

А причина необычного рождения объясняет и другие странности в биологии,

like the existence of an all-female lizard species.

вроде существования вида ящериц, состоящего только из самок.

Usually sexual species have sex cells that contain

Обычно виды, состоящие из особей разного пола,

имеют половые клетки, содержащие половину хромосом,

half the number of chromosomes required to create a viable embryo.

необходимых для образования жизнеспособного зародыша.

So an egg cell must be fertilized by a sperm cell

Яйцеклетка должна оплодотвориться сперматозоидом,

to form two full sets of chromosomes.

чтобы получились два полных набора хромосом.

But some species that have sex cells can undergo

Но некоторые виды, имеющие половые клетки,

a type of asexual reproduction called parthenogenesis—

способны размножаться бесполо, и это называется партеногенезом,

meaning “virgin origin” in Greek.

что означает на греческом «девственное зарождение».

In parthenogenesis, an embryo develops from an unfertilized egg cell

При партеногенезе зародыш развивается из неоплодотворённой яйцеклетки,

that doubles its own chromosome count.

которая удваивает количество своих хромосом.

In fact, some animals only ever undergo parthenogenesis,

Некоторые животные размножаются только партеногенезом,

while others can reproduce both sexually and parthenogenetically.

а некоторые как половым путём, так и партеногенезом.

It's actually more common than previously thought.

Оказалось, что данное размножение более распространено, чем думали раньше.

More than 80 different sexual vertebrate species—

Более 80 различных видов позвоночных,

including Komodo dragons and certain kinds of turkeys, pythons, and sharks—

включая комодских варанов, некоторых индеек, питонов и акул,

have surprised us by occasionally reproducing this way.

удивили нас таким способом размножения.

These discoveries were usually made when females

Обычно такие открытия совершали,

unexpectedly gave birth in captivity.

когда самки внезапно рожали, находясь в неволе.

Ispera’s birth, for one, may have been the first account

Рождение Исперы, например, скорее всего, было первым зарегистрированным случаем

of parthenogenesis in smoothhound sharks.

партеногенеза у куньих акул.

Scientists also confirmed that parthenogenesis was taking place

Учёные подтвердили также, что партеногенез имел место

in some wild snake populations.

у некоторых видов диких змей.

But just how many fatherless creatures are running, slithering, and swimming

Но сколько на самом деле существ, не имеющих отца,

бегают, ползают и плавают в мире, неизвестно.

around out there is unknown:

it’s a tough thing to track without population-wide genetic analyses.

Сложно уследить за этим явлением

без генетического анализа в масштабах всей популяции.

So, why is it happening at all?

Но почему вообще случается такое?

Scientists think parthenogenesis could be evolutionarily beneficial

Учёные считают, что партеногенез происходит в интересах эволюции

in some contexts because, well, sex can be a drag.

в некоторых случаях, когда существуют препятствия для полового размножения.

Mating and its associated demands and rituals can be time- and energy-intensive,

На спаривание и связанные с ним особенности и ритуалы

может потребоваться много времени и энергии,

leave individuals vulnerable to predators, and even be fatal.

из-за чего животные порой становятся жертвами хищников и даже погибают.

Parthenogenesis, meanwhile, requires only one parent.

Для партеногенеза же требуется только один родитель.

Mayflies can sometimes default to parthenogenesis

У мух-однодневок иногда случается партеногенез,

if there are no males available,

когда нет доступных самцов,

which is especially handy because they’ve only got a day or so

что весьма кстати, потому что у них есть всего-то один день,

to reproduce before dying.

чтобы спариться, а затем умереть.

It can also help rapidly expand a population.

Кроме того, это помогает быстро увеличить численность популяции.

In the summer, when food is abundant,

Летом, когда еда в изобилии,

pea aphids can rely on parthenogenesis,

тля гороховая может размножаться с помощью партеногенеза,

allowing their population to explode under favorable conditions.

что позволяет ей во много раз увеличить численность популяции.

And in the autumn, they switch back to sex.

А осенью они опять переходят на половое размножение.

But some aphids, katydids, lizards, geckos, and snakes

Но некоторые виды тли, кузнечиков, ящериц, гекконов и змей

only ever reproduce via parthenogenesis.

размножаются только с помощью партеногенеза.

So, why do other animals bother with sex?

Но почему другие животные прибегают к половому размножению?

Scientists hypothesize that sex makes up for its shortcomings with long-term gains.

Учёные предполагают,

что неудобства спаривания компенсируются его долгосрочными преимуществами.

It allows individuals to mix their genes, leading to greater genetic diversity.

Оно позволяет особям перемешивать гены,

что приводит к большему разнообразному генофонду.

Когда настают трудные времена, при таком способе размножения

That way, when the going gets tough,

beneficial mutations can be selected and harmful ones can be removed

могут отбираться полезные мутации, а удаляться вредные

without ending the entire population.

без вымирания целой популяции.

In a parthenogenetic population, on the other hand,

С другой стороны, в популяции, размножающейся партеногенезом,

individuals can only reproduce using their own genetic material.

особи могут воспроизводить лишь собственный генетический материал,

According to a theory called Muller’s ratchet,

что согласно теории «храповика Мёллера»

that’s not good.

не является хорошей эволюционной стратегией.

The theory predicts that parthenogenetic lineages will accumulate harmful mutations

На основании прогнозов данной теории, в партеногенетических линиях

со временем будут накапливаться вредные мутации,

over time and eventually, after thousands of generations,

и через тысячи поколений

will reach a point of so-called mutational meltdown.

произойдёт так называемая «мутационная катастрофа».

At this stage, individuals will be so compromised that they can't reproduce,

На этой стадии у особей будет настолько плохой генофонд,

что они не смогут размножаться

so the population will nosedive, leading to extinction.

и произойдёт резкий спад численности популяции,

что приведёт к её исчезновению.

We haven’t yet seen this entire process unfold in nature.

Мы ещё не наблюдали целиком такой процесс в природе.

But scientists have observed an accumulation of harmful mutations

Но учёные обнаруживали накопление вредных мутаций

у партеногенетических палочников,

in parthenogenetic stick insects that are absent in their sexual relatives.

чего нет у других особей их вида, размножающихся половым путём.

Only time will tell whether this will cause their extinction.

Только со временем станет ясно, приведёт ли это к их исчезновению.

Otherwise, some parthenogenetic species appear to have ways of circumventing

В других случаях оказалось, что у партеногенетических видов

есть способы предотвращения мутационной катастрофы.

a mutational meltdown.

New Mexico whiptail lizards came about

Нью-Мексиканские хлыстохвосты возникли

when two different lizard species hybridized,

как гибрид двух разных видов ящериц,

creating this new all-female species.

при котором появился этот новый вид,

состоящий из одних лишь самок.

As hybrids, their genome is a combination of the different sets of chromosomes

Поскольку это гибрид,

их геном является комбинацией различных наборов хромосом

from their two parent species.

от родительских видов.

This gives them a high level of genetic diversity,

Благодаря этому у них сложилось высокое качества генофонда,

which may allow them to survive long into the future.

что позволяет виду сохраниться в будущем.

Bdelloid rotifers, meanwhile, have been reproducing parthenogenetically

Бделлоидные коловратки размножаются с помощью партеногенеза

for 60 million years.

вот уже 60 миллионов лет.

They might have managed this by taking in foreign genetic material.

Им это удалось благодаря заимствованию генетического материала у других.

Indeed, about 10% of their genes comes from other organisms,

Действительно, около 10% их генов взяты у других организмов,

like fungi, bacteria, and algae.

таких как грибки, бактерии и водоросли.

How exactly they do this is unclear,

Как они это делают, неясно,

but whatever the trick is, it seems to be working.

но как бы там ни было, похоже, у них неплохо получается.

To totally untangle the mysteries of reproduction,

Чтобы разгадать полностью секреты размножения,

we’ll need more research—

понадобятся дополнительные исследования

and probably a few more surprises like Ispera.

и, возможно, новые «сюрпризы» вроде Исперы.