При однополом размножении отсутствует мейотическая рекомбинация, что приводит к накоплению вредных мутаций и препятствует созданию генетического разнообразия. Таким образом, однополые таксоны обычно считаются эволюционным тупиком.
Интересно, что некоторые однополые рыбы и рептилии пережили свой предсказанный срок вымирания и демонстрируют высокое генетическое разнообразие и сильную адаптацию к окружающей среде, однако эволюционные механизмы, лежащие в основе репродуктивного успеха однополых животных, в целом остаются неясными у этих позвоночных.
Исследователи под руководством профессора Гуй Цзяньфана из Института гидробиологии (IHB) Китайской академии наук и их сотрудники недавно раскрыли эволюционную загадку успеха однополого размножения у гексаплоидного гиногенетического серебряного карпа (Carassius gibelio).
Это исследование было опубликовано в журнале Nature Ecology & Evolution 11 июля.
В этом исследовании исследовательская группа секвенировала геномы полового тетраплоидного карася (C. auratus) и однополого гексаплоидного серебряного карпа (C. gibelio) и собрала их гаплотипы на уровне хромосом. Оба гаплотипа имеют по 50 хромосом, составляющих два субгенома (25 хромосом в субгеноме А и 25 хромосом в субгеноме В).
Анализ покрытия секвенированием показывает, что тетраплоид C. auratus является амфидиплоидом (AABB) с двумя диплоидными наборами хромосом, а гексаплоид C. gibelio является амфитриплоидом (AAABBB) с двумя триплоидными наборами хромосом.
Основываясь на данных повторного секвенирования различных штаммов C. auratus и C. gibelio, исследовательская группа продемонстрировала, что амфитриплоид C. gibelio произошел от предкового амфидиплоида C. auratus посредством автотриплоидии около 0,82–0,96 миллиона лет назад. Амфитриплоид C. gibelio преодолел мейотическое препятствие, вызванное тремя гомологичными хромосомами , посредством однополого гиногенеза.
С помощью сравнительной геномики исследователи выявили интенсивную экспансию и изменения генов, связанных с мейотическим клеточным циклом, и специфичный для ооцитов вариант гистонов у C. gibelio. Они обнаружили, что большинство этих расширенных генов показали высокую экспрессию в яичниках и ооцитах.
Кроме того, исследовательская группа обнаружила, что C. gibelio продуцирует нередуцированные ооциты путем подавления мейоза I. Однако во время оогенеза C. gibelio были выявлены спорадическая гомологичная рекомбинация и высокая скорость генной конверсии. Эти геномные изменения могли способствовать удалению вредных мутаций и поддержанию стабильности генома у амфитриплоидов C. gibelio.
