Бесполое размножение характерно для таких животных, как морские звезды, глубоководные черви и палочники, но среди позвоночных это редкость. Процесс, называемый партеногенезом, позволяет некоторым самкам животных оплодотворять яйцеклетку своим собственным генетическим материалом, производя потомство путем "непорочного зачатия". Ученые предположили, что позвоночные, которые обычно размножаются половым путем, обращаются к партеногенезу как к "аве Мария пасс", последней попытке размножения, когда не хватает партнеров, чтобы ходить вокруг да около.

Однако недавнее исследование выявило пример самки зебровой акулы в аквариуме, размножающейся посредством партеногенеза, даже несмотря на то, что в том же вольере находились здоровые репродуктивные самцы. Это открытие имеет значение не только для дальнейшего ухода за зебровыми акулами в зоопарках и аквариумах, но и для усилий по сохранению их диких собратьев.

"Мы уже несколько лет знаем, что партеногенез происходит у таких животных, как акулы, но некоторые его аспекты остаются неизвестными, например, почему это происходит и что его запускает", - говорит Кевин Фелдхайм, исследователь Чикагского полевого музея и автор-корреспондент исследования. "Эта последняя статья - просто еще один шаг в изучении того, почему происходят эти "непорочные роды"".

Исследование, опубликованное в Journal of Fish Biology, посвящено находящимся под угрозой исчезновения акулам-зебрам в аквариуме Шедд в Чикаго.

"Поскольку мы начали наблюдать успешное разведение зебровых акул в Шедде в 2004 году, мы также начали генетическое тестирование, чтобы подтвердить, какие из акул были родителями потомства", - говорит Лиз Уотсон, помощник директора по операциям с животными и местам обитания в Шеддском аквариуме и автор исследования. "Подтвердив происхождение потомства, мы могли бы более обоснованно принимать решения о будущих усилиях по разведению для поддержания максимального генетического разнообразия, поддерживая План Ассоциации зоопарков и аквариумов по выживанию видов зебровых акул".

Выставка диких рифов Шедда включает в себя огромную среду обитания от пола до потолка, содержащую множество акул, в том числе акул-зебр. В 2008 году Уотсон и ее коллеги заметили кладку яиц; они перенесли их в питомник за кулисами, чтобы они благополучно вылупились. Когда детеныши акулы вылупились, Жан Дюбах из Университета Лойолы проанализировал ДНК акул, чтобы определить их происхождение. Результаты казались невозможными.

"Эти щенки не соответствовали ни одному из зрелых самцов, находившихся в вольере. Но они действительно соответствовали самке, которая отложила яйца", - говорит Фельдхайм.

В дополнение к наличию общих генетических маркеров со своей матерью, но ни у одного из потенциальных отцов, щенки имели идентичные гомозиготные копии некоторых аллелей. Вспомните раздел генетики на уроке биологии в вашей средней школе. Вы, вероятно, составили квадратные сетки Паннетта с различными типами генов, представленными прописными и строчными буквами, например, B как доминантный аллель для карих глаз и b как рецессивный аллель для голубых глаз. Вы получаете по одному аллелю от каждого родителя, и если они совпадают (BB или вв), это называется гомозиготным.

Генетические маркеры, используемые у этих акул, более сложны, чем просто В против в — у них гораздо больше аллелей, до такой степени, что практически невозможно, чтобы они проявлялись совершенно одинаково у двух разных особей. Поэтому, когда результаты анализа ДНК детенышей акулы оказались гомозиготными, это означало, что они должны были получить обе эти нити ДНК от своей матери, а не от двух разных родителей.

"Открытие, что эти щенки были партенотами, стало настоящим сюрпризом для команды Shedd, учитывая наш предыдущий успех в поощрении размножения половым путем", - говорит Уотсон." Эта новость точно подчеркнула, почему важно регулярное, продолжающееся генетическое тестирование потомства ".

Щенки, рожденные таким типом "непорочного зачатия", к сожалению, как правило, имеют короткую продолжительность жизни, поскольку у них больше шансов иметь редкие рецессивные генетические заболевания. Детеныши акул, участвовавшие в этом исследовании, прожили всего несколько месяцев. Но тот факт, что они вообще родились, бросает вызов давним представлениям в биологии.

"Это всего лишь второй известный нам случай, когда акулы рождались путем партеногенеза, даже когда имелись здоровые партнеры", - говорит Фельдхайм; другой случай был в Тихоокеанском аквариуме. "Это открытие ставит под сомнение то, что, как мы думали, мы знали о том, как и почему происходит партеногенез, и это иллюстрирует ключевой аспект науки: мы постоянно учимся".

"Это исследование - только начало нашего понимания возникновения этого генетического феномена у зебровых акул", - говорит Уотсон. "Зоопарки и аквариумы, подобные Шедду, призваны сыграть ключевую роль в сохранении таких видов, как зебровые акулы, которые почти вымерли в некоторых частях мира. Знание большего о партеногенезе и подтверждение генетического состава наших популяций в зоопарках и аквариумах имеет решающее значение для принятия обоснованных решений, которые стимулируют эту работу".