Молекулярні біологи розшифрували геном інвазивного виду раків, який здатний клонувати себе без запліднення, і швидко поширюється територією острова Мадагаскар. Вперше мармурові раки (Procambarus virginalis) були знайдені навіть не в дикій природі, а в акваріумній культурі на території Німеччини в 1990-х роках.

Аналіз геному цієї тварини дозволяє припустити, що вона, ймовірно, є гібридом двох неспоріднених особин іншого виду, пише Science Ukraine [2].

Лихо від вторгнення

Мармурові раки оголошені тваринами «нон-ґрата» одночасно в Європейському Союзі та низці штатів США. І все через загрозу, яку вони становлять для річок та озер. Однак найгарячішою точкою вторгнення цього виду на мапі світу є Мадагаскар. На цьому острові мармуровий рак загрожує витіснити одразу сім інших видів.

Карта поширення Procambarus virginalis. Мармуровий рак невдовзі може витіснити 7 місцевих видів на Мадагаскарі. Особини цього виду були також помічені в Україні та Румунії. Джерело: Darekk2 CC BY-SA 4.0

«Це дуже агресивна популяція,» — говорить Френк Ліко, молекулярний біолог в Німецькому центрі дослідження раку в Гейдельберзі, який керував дослідженням —

«Якщо вибухова динаміка зростання чисельності мармурових раків збережеться, то ендемічні мадагаскарські види не матимуть жодних шансів на виживання».

Геномна мозаїка

У чому причина успіху цього виду? Цілком можливо, що вона криється у змішуванні ДНК різних видів. Мармурові раки несуть три копії кожної хромосоми, тоді як решта споріднених видів задовольняються двома.

Ліко та його команда розшифрували геном однієї тварини, яка мешкала в лабораторних умовах, та мала прізвисько Петшоп (Petshop). Його ДНК виявилась поєднанням двох різних геномів. Але необхідно було з’ясувати, які організми причетні до створення мармурових раків.

На думку дослідників, до виникнення гібриду причетний лише один вид — Procambarus fallax, який є корінним мешканцем водойм Флориди та улюбленцем акваріумістів. Парадокс? Не зовсім. Ліко гадає, що мармуровий рак виник через те, що геном чоловічої чи жіночої статевої клітини подвоївся. Таке явище може статися у відповідь на раптові зміни температури. Після того, як ці клітини запліднила інша особа, утворився зародок з трьома копіями геному. Так виник новий гібридний вид.

Ця знаменна подія сталася скоріш за все в акваріумах в Німеччині чи США, а гібриди-нащадки тепер широко розповсюджені між акваріумістами-любителями.

Незаймане запліднення раків

Перше серйозне дослідження мармурових раків було опубліковане [3] у 2003 році в Nature. У ньому було показано, що всі особини виду є самками і відтворюються через партеногенез [4] (незаймане запліднення) — процес, при якому незапліднене яйце розвивається у дорослий організм. В результаті, всі нащадки мають такий самий геном, як у материнського організму.

«Як перший мармуровий рак набув здатності до відтворення через партеногенез — таємниця,» — каже Ліко.

Можливо, причиною стала втрата або мутація генів, які відповідають за статеву поведінку тварин.

Теорія Ліко є правдоподібною, вважає Герхард Шольц, зоолог у Берлінському університеті ім. Гумбольдта. Саме він був автором перших досліджень мармурових раків. Але його дивує, чому в одному акваріумі мешкало дві різні популяції батьківського виду P. fallax. Сам Шольц припускає, що види могли виникнути в дикій природі:

«Той факт, що такі популяції не були знайдені в дикій природі, не означає, що їх не існує.»

Щоб краще зрозуміти розповсюдження виду, команда Ліко розшифрувала геноми чотирьох інших мармурових раків, у тому числі з популяцій, які втекли з акваріумів та колонізували німецькі озера, а також особин з Мадагаскару.

Ці дослідження показали приголомшливу генетичну одноманітність особин через недавнє виникнення виду та його партеногенетичне розмноження.

Припинити поширення неможливо

Джулія Джонс, вчена з Університету Бангора, Великобританія, очолила команду, яка вперше дослідила поширення мармурового раку на Мадагаскарі після його перших знахідок на острові у 2007 році. Вона розповідає, що розповсюдження цих ракоподібних зумовлено значною мірою їхньою популярністю як джерела їжі. У 2009 році вона познайомилася з чоловіком в автобусі, що віз повний пакет мармурових раків. Він планував запустити їх у довколишні водойми з надією на створення численної популяції у майбутньому.

«Припинення їх поширення на Мадагаскарі буде майже неможливим,» — вважає Ліко.

Природоохоронці почали кампанії з закликом до нерозповсюдження цих інвазивних тварин. Але такі послання є малопопулярними серед населення, де рівень достатку є низьким, а мармурові раки є дешевим та популярним джерелом білку.

Nature Ecol. Evol. (2018), doi:10.1038/s41559-018-0467-9 [5]; Nature Ecol. Evol. (2018), doi:10.1038/s41559-018-0467-9 [6]; Nature (2003), doi:10.1038/news030217-9 [7]; Biol. Invasions (2009), doi: 10.1007%2Fs10530-008-9334-y [8].

—

Олексій Коваленко, опубліковано у виданні Science Ukraine [2]

В тему:

• Дельфины. Часть 4: Враг - человек [9]
• Дельфины. Часть 5: Им ничего не нужно от людей [10]
• Для защиты дельфинов и осетровых в дельте Дуная запретили ставить крупные сети [11]
•  Что животные и дети видят в зеркале? [12]
• Россия против дельфинов: как керченский мост разрушает экосистему Черного моря [13]