Браминский слепун, одна из самых маленьких змей в мире, имеет несколько необычных отличий. Она является единственным известным видом змей с тремя наборами хромосом вместо двух, также она может размножаться без спаривания. Анализируя уникальный геном браминской змеи, ученые из Техасского университета в Арлингтоне выяснили, как крошечная рептилия восстанавливает свою ДНК и предотвращает вредные мутации. Результаты исследования, опубликованные в журнале Science Advances, дают ценные сведения о механизмах генетического восстановления, которые могут углубить понимание эволюции человеческих генов.
«Активность по восстановлению и репликации ДНК поддерживает механизм, называемый премейотической эндорепликацией — процесс, с помощью которого змея дублирует свои хромосомы перед их делением, избегая необходимости типичного спаривания хромосом, наблюдаемого при половом размножении», — говорит Мэтью Фуджита, профессор биологии в UTA и соавтор статьи. «Этот механизм позволяет змее производить потомство, которое является точным генетическим клоном ее самой».
Генетические и репродуктивные особенности браминского слепуна могут также помочь разобраться в трисомиях человека, таких как синдром Дауна. «Например, мы знаем, что наличие нескольких наборов хромосом — редкое явление для животных, однако браминские змеи прекрасно выживают с тремя наборами хромосом вместо обычных двух, которые есть у человека», — говорит Фуджита.
Используя передовые геномные технологии, команда исследователей обнаружила, что у браминской слепой змеи, обитающей в Африке и Азии, 40 хромосом, разделенных на три субгенома. Эти субгеномы образовались в результате сложных генетических событий, включая слияние хромосом у предков этих видов. Ученые предполагают, что такая генетическая структура позволяет змее размножаться, не нуждаясь в сперматозоидах партнера-самца.
Один из главных вопросов, который исследовали ученые, заключается в том, не влечет ли эта репродуктивная стратегия эволюционных недостатков. Бесполые виды обычно испытывают трудности, поскольку им не хватает генетической перетасовки, которая помогает устранить вредные мутации с течением времени. Однако браминская змея, по-видимому, выработала способ противостоять этому риску. Исследователи полагают, что медленный, но стабильный темп эволюции помогает ограничить накопление вредных мутаций.
Было также изучено, как генетические вариации в разных популяциях змеи указывают на обмен хромосомами между субгеномами. Эти обмены, по-видимому, уравновешивают генетическое разнообразие и стабильность, сохраняя достаточную вариативность для адаптации и одновременно предотвращая несовместимость, которая может нарушить воспроизводство.
«Исследование также выявило нечто неожиданное — многие гены, связанные с иммунитетом и половым отбором, например, участвующие в развитии сперматозоидов, у браминской змеи утратили свои функции», — говорит Фудзита. «Эта находка дает ключевое представление о том, как происходит размножение без пары у рептилий, а также пересматривает некоторые из наших давних представлений об ограничениях бесполых видов. Вместо того чтобы быть эволюционным "тупиком", как считали исследователи, браминский слепун показывает, как природа может внедрять инновации и адаптироваться необычным образом».
[Фото: Matthew Fujita / UTA]
