Peștele care se clonează de 100.000 de ani: Misterul său genetic a fost în sfârșit descifrat

Adaugă-ne ca sursă preferată în Google

Urmărește-ne in Discover

Molly amazoniană nu are nevoie de un mascul și nici nu va avea vreodată. Un nou studiu arată că această specie poate elimina și repara mutațiile genetice care, în mod normal, ar afecta o specie care se reproduce prin clonare, prezintă National Geographic.

Când o molly amazoniană spune că nu are nevoie de un mascul, chiar așa este. Toți acești pești mici, care trăiesc în pâraie de apă dulce din Mexic și sudul Texasului, sunt femele și se reproduc exclusiv asexuat, dând naștere unor clone ale propriei lor persoane.

Oricât de impresionant ar părea acest lucru, specia reprezintă un paradox evolutiv. Conform teoriei evoluției, cel puțin o anumită formă de reproducere sexuală este necesară pentru a menține diversitatea genetică a unei specii și pentru a reduce riscul de dispariție. Atunci cum au reușit acești pești să prospere timp de milenii?

Potrivit unui nou studiu publicat în revista Nature, molly amazoniene nu au suferit efectele negative prezise ale reproducerii asexuate. Mai mult, ele par să aibă o „armă secretă” genetică care le ajută să compenseze dezavantajele clonării. Descoperirile aduc noi informații despre modul în care aceste pești și alte specii asexuate evită dispariția.

Puterea fetelor

Molly amazoniene sunt pești mici, cu înotătoare rotunjite, de dimensiunea unui deget mare. Numele lor vine de la războinicele Amazoane din mitologia greacă.

Specia a apărut în urmă cu aproximativ 100.000 de ani, după ce o femelă de molly atlantic s-a împerecheat cu un mascul de molly Sailfin. De obicei, încrucișările dintre specii diferite produc urmași infertili. În acest caz însă a apărut o specie capabilă să nască copii identici genetic cu mama.

Peștii trebuie totuși să se împerecheze cu masculi din alte specii de molly pentru a declanșa procesul de clonare, numit gineogeneză. Cu toate acestea, puii rezultați nu moștenesc ADN-ul masculilor.

Când molly amazoniene au fost descoperite în 1932, ele au devenit primele vertebrate cunoscute care se pot reproduce asexuat. De atunci au fost descoperite și alte vertebrate cu această abilitate — inclusiv dragonii de Komodo și rechinii ciocan — însă molly amazoniene sunt printre puținele care o fac exclusiv.

Modul în care au reușit să supraviețuiască astfel atât de mult timp a fost multă vreme un mister. Conform modelelor actuale despre acumularea mutațiilor genetice în reproducerea asexuată, molly amazoniene ar fi trebuit să dispară după aproximativ 10.000 de ani, spune Edward Ricemeyer, biolog computațional la Universitatea Ludwig Maximilian din München și coautor al studiului.

”Faptul că există de mult mai mult timp creează acest paradox”, spune el.

Ricemeyer, care a început să studieze acești pești în 2019 pe când era cercetător la Universitatea Missouri, explică faptul că oamenii de știință încă nu știau cum speciile asexuate — mai ales vertebratele complexe — evită acumularea mutațiilor dăunătoare, având în vedere că selecția naturală nu le elimină constant.

”Curățenie” genetică

Pentru a afla răspunsul, Ricemeyer și colegii săi au analizat genomul mai multor molly amazoniene. Au descoperit că aceste pești fac, de zeci de mii de ani, un fel de „curățenie genetică” proprie.

Analiza genetică arată că mutațiile dăunătoare apar la molly amazoniene la fel de frecvent ca la rudele lor care se reproduc sexual. Diferența este că aceste pești folosesc un proces genetic mai puțin cunoscut pentru a elimina sau corecta aceste mutații.

Procesul, numit conversie genetică, funcționează prin înlocuirea unui segment de ADN de pe un cromozom cu o secvență corespunzătoare copiată de pe un alt cromozom similar. Mamiferele, inclusiv oamenii, au și ele această capacitate, în special pentru repararea daunelor ADN.

În cazul molly amazoniene, conversia genetică pare să joace același rol ca fenomenul numit recombinare prin crossing-over, mecanismul prin care genele mamei și ale tatălui se amestecă la speciile cu reproducere sexuală.

La fel ca acest proces, conversia genetică creează variație genetică, asupra căreia poate acționa selecția naturală. Astfel, mutațiile nedorite pot fi eliminate sau reparate.

Oamenii de știință bănuiau că speciile asexuate ar putea avea un astfel de mecanism, spune Ricemeyer, „dar este pentru prima dată când vedem clar că se întâmplă acest lucru”.

Secretul reproducerii asexuate

Ceea ce au descoperit cercetătorii în genomul molly amazoniene „probabil se întâmplă și în cazul altor specii asexuate, doar că nu a fost demonstrat încă”, spune Micah Dunthorn, microbiolog și profesor la Universitatea din Oslo, care nu a participat la studiu.

Dunthorn spune că ar dori să vadă cercetări similare realizate și asupra altor specii care se reproduc prin clonare. „Ar fi interesant să vedem cât de răspândit este acest mecanism la alte animale, plante și fungi, dar și dacă apare la eucariote microbiene sau protiste.”

Nu este clar dacă toate speciile asexuate folosesc aceleași instrumente genetice, iar cercetătorii speră ca studiile viitoare să răspundă la această întrebare.

Dintre miile de specii care se reproduc prin clonare, oamenii de știință au analizat în detaliu genomul doar pentru câteva. Este posibil, spune Ricemeyer, ca natura să fi dezvoltat mai multe soluții pentru a compensa costurile reproducerii asexuate, dar nu le vom descoperi până când nu le studiem mai atent.

De ce contează această descoperire

Înțelegerea acestor mecanisme genetice ar putea avea numeroase aplicații, spune Ricemeyer, de la modificarea genetică a culturilor agricole până la tratarea cancerului.

Cancerul, explică el, este „o boală în care o linie clonală de celule acumulează mutații care o fac să crească și să domine alte linii de celule”.

Deși molly amazoniene sunt fascinante prin ele însele, abilitatea lor de a se clona ar putea ajuta oamenii de știință să înțeleagă mai bine și cum pot combate una dintre cele mai mari amenințări pentru sănătatea umană.