Scisne?

Телегония у мушек

Комментарии: 0
Ученые обнаружили биологическое подобие телегонии во время экспериментов на мушках.

Мушки-нереиды (Telostylinus angusticollis).
Мушки-нереиды (Telostylinus angusticollis).

В последнее время в российском общественном сознании регулярно появляется упоминание о так называемой телегонии – согласно Википедии «опровергнутая и устаревшая биологическая концепция, существовавшая в XIX веке, утверждавшая, что спаривание с предшествующими, а особенно с самым первым сексуальным партнёром существенно сказывается на наследственных признаках потомства женской особи, полученного в результате спаривания с последующими партнёрами». Теперь этой концепцией, регулярно подаваемой под соусом «ученые доказали», некоторые деятели пытаются «научно обосновать» мораль. Надо ли говорить, что ничего подобного генетика не знает (оставим при этом за скобками сами попытки «строгого доказательства моральных норм»)? Гены каждого индивидуума являются уникальной комбинацией генов отца и матери — и никого больше. Но нет ли какой-то возможности обойти эту догму – о том, что вся наследственная информация зашифрована исключительно в последовательности ДНК?

В последнее время генетики поняли, что в природе нередки и случаи так называемого «негенетического наследования». Так называют передачу некоторых признаков от родителей потомкам, которые не зашифрованы напрямую в генах – то есть, не вызваны изменением последовательности нуклеотидов в ДНК.

Один из самых известных и хорошо изученных механизмов – метилирование ДНК. В ходе жизнедеятельности организма родителя некоторые его гены подвергаются химической модификации – присоединению метильной группы к некоторым нуклеотидам – и оказываются «выключенными». Это их выключенное состояние может передаваться потомству – метильная группа передается вместе с геном через половые клетки. Адаптивный смысл этого явления состоит в том, что метилирование позволяет подстроить генотип особи к конкретной среде обитания и тем самым передать потомкам дополнительную информацию об условиях жизни – например, количестве доступного корма.

Кроме того, химический состав яйцеклетки, также может определять некоторые признаки потомства – отсюда возникают негенетические «материнские эффекты». А могут ли возникать подобные негенетические «отцовские эффекты»? Да, и, по-видимому, благодаря ним в природе могут случаться явления, напоминающие телегонию. 23 августа в Лиссабоне на Конгрессе Европейского общества эволюционной биологии австралийский биолог Анджела Крин сделала доклад с провокационным названием «Каков отец, таков и сын? Негенетические отцовские эффекты возрождают возможность телегонии». Провокация сработала – доклад оказался одним из самых посещаемых.

Что же обнаружили ученые – и как это соотносится с телегонией? Австралийские биологи выяснили, что в живой природе все же существует своеобразное подобие так называемой телегонии — популярной в XIX веке концепции, сторонники которой считали, что все предыдущие половые партнеры, с которыми женщина занималась сексом до зачатия ребенка, передают свои признаки ее потомству от другого мужчины. О результатах экспериментов на мухах-нереидах, опубликованных в журнале Ecology Letters, рассказывает австралийский университет Нового Южного Уэльса.

«Мы знаем, что те черты, которые часто встречаются у членов одних и тех же семей, зависят не только от вариаций в генах, которые передаются от родителей к детям. Многие механизмы негенетического наследования признаков позволяют различным факторам среды, в которой живут будущие мамы и папы, влиять на облик ребенка. Наше новое открытие переносит все это на новый уровень — мы показали, что самец может передать некоторые из своих черт потомству нескольких других особей сильного пола. Конечно, пока мы не знаем, существует ли нечто подобное среди представителей других видов», — рассказывает Анджела Крин из университета Нового Южного Уэльса в Мельбурне (Австралия).

Крин и ее коллеги по лаборатории, Рассел Бондурянски и Анна Коппс, сделали это удивительное открытие, экспериментируя с мухами-нереидами (Telostylinus angusticollis) — необычными насекомыми, которые обитают в тех областях Австралии, где господствует переменный климат. В этой части континента периоды относительной изобильности часто сменяются продолжительными и сильнейшими засухами.

Как показали многолетние наблюдения за жизнью нереид, они выработали необычную стратегию для борьбы с подобными переменами — эти насекомые передают информацию о текущих условиях среды своим потомкам при помощи особых эпигенетических меток, химических изменений в структуре белков, обволакивающих молекулу ДНК. Подобные модификации меняют активность генов, делая их менее или более доступными для считывания, что позволяет родителям «настраивать» работу организма своих будущих детей для жизни в текущих условиях.

Во время полевых экспедиций Крин, Коппс и Бондурянски заметили, что потомство некоторых самок не всегда было похоже по своим размерам, облику и другим характеристикам на их предполагаемого отца. Это наблюдение, а также то, что мушки-нереиды спариваются с десятками партнеров за сезон размножения, натолкнуло авторов статьи на мысль, что в данном случае могли быть задействованы какие-то иные негенетические процессы, помимо эпигенетики. В этот момент ученые вспомнили о существовании телегонии, даже в частичную справедливость которой все биологи перестали верить еще в начале XX века.

Эта идея обладает глубокими историческими корнями — впервые о возможности наследования детьми качеств предыдущих половых партнеров их матери говорил еще Аристотель. В XIX веке эта идея была развита и оформлена в виде научной концепции известным австрийским биологом Августом Вейсманом и многими другими учеными благодаря ошибочной интерпретации опытов по скрещиванию и гибридизации животных. Когда биологи открыли азы генетики в начале XX века, им стало ясно, что телегония не может существовать в принципе, так как она не была совместима с классической Менделевской генетикой. Сегодня, после открытия эпигенетики и прочих негенетических механизмов наследования, подобные категорические утверждения начинают часто подвергаться сомнению.

Руководствуясь этой идеей, авторы статьи решили проследить за процессом размножения мушек-нереид в своей лаборатории и создать несколько необычных ситуаций, при помощи которых они проверили, существует ли телегония, в сколь-либо ограниченной форме, на самом деле.

Во время этих экспериментов ученые обратили внимание на то, что сперма насекомых содержит в себе не только генетический материал, но и небольшое количество белков, питательных веществ и других нутриентов. Как считают сегодня биологи, организм самки использует их для восполнения потерь в энергии, которую будущая мать тратит на выращивание яиц, а также на поиск и формирование кладки. Состав и «густота» этого питательного коктейля не постоянна, и она зависит от здоровья и тех условий, в которых жил самец.

По этой причине Крин и ее коллеги предположили, что семенная жидкость может косвенно управлять работой генов, заставляя организм матери «перезаписывать» часть эпигенетических меток в яйцеклетках непосредственно после полового контакта. Они проверили эту гипотезу, вырастив две группы самцов мушек, одна из которых была крайне ограничена в доступе к пище. Размер нереид напрямую зависит от доступности пищи в личиночной стадии, благодаря чему ученые получили два набора очень больших и очень маленьких насекомых.

Влияние размера тела первого и второго самца на размер теле потомства. По оси ординат стандартное отклонение от среднего.
Влияние размера тела первого и второго самца на размер теле потомства. По оси ординат стандартное отклонение от среднего.

Когда их подопечные достигли половой зрелости, биологи поместили мушек в сосуд с самками, которые успели прожить лишь неделю после выхода из состояния куколки. Эти юные насекомые уже обладают полноценными половыми органами, но при этом их яйцеклетки еще не готовы к оплодотворению, что предоставило ученым возможность проследить за тем, как семенная жидкость может влиять на работу генов в яйцеклетках без боязни их нечаянно оплодотворить.

Через несколько дней после первой сессии спаривания авторы статьи еще раз впустили самцов в емкость с мушками, которые уже достигли половой зрелости к тому времени. При этом, если в первый раз самка занималась сексом с «толстым» насекомым, то Крин и ее коллеги впускали в ее банку только маленьких самцов, и наоборот.

Потомство этих насекомых, как утверждают авторы статьи, подтвердило их подозрения. Дети мушек, чьим первыми партнерами были «худые» самцы, оставались небольшими на протяжении всей своей жизни, несмотря на обилие пищи во время их роста. Аналогичным образом спаривание с крупным представителем сильного пола до наступления половой зрелости приводило к тому, что все их отпрыски отличались крупными размерами.

«Мы обнаружили, что хотя второй самец был биологическим отцом этих мушек, их размеры зависели от того, чем питался их предыдущий партнер в то время, когда он был личинкой. Наше открытие заметно усложняет все наши представления о том, как различные вариации и отличительные признаки передаются между поколениями. Как всегда, в тот момент, когда мы думаем, что нам удалось раскрыть все тайны природы, она выделывает очередной фокус и подбрасывает новую загадку, показывающую, что нам предстоит узнать еще много всего нового», — заключает Крин.

Что же получается? Семенная жидкость – а вовсе не сперматозоиды с генами – несет некие биохимические указания, которые воздействуют на развитие потомства самки, с которой скрещивается самец. Тут, конечно же, возникает вопрос – а как такое могло сформироваться в ходе эволюции? Ведь в этом случае самец «вкладывается» в чужих детей, конкурентов его собственных потомков. Один из слушателей доклада, задавший этот вопрос, предположил, что дело может быть в манипулировании со стороны самки – таким образом она может использовать полезные для ее собственного потомства свойства нескольких самцов. Анджела Крин согласилась, что дело может обстоять и так, но – заметила она – в природе у этих мух никогда не бывает такого долгого перерыва между спариваниями и, скорее всего, в естественных условиях семенная жидкость влияет на свойство именно «своих» детей данного самца. Такой эффект проявился именно в эксперименте, специально придуманном для того, чтобы прояснить механизм наследования.

Как же всё это соотносится с телегонией? Да, действительно, это исследование показало, что, по крайней мере, в специальных условиях эксперимента некоторые приобретенные признаки могут передаваться от самца другим детям самки, с которой он спаривался. Но это – именно негенетическое наследование приобретенных свойств. Подавляющее большинство признаков всё же передается обычным путем, через гены, метилированные или нет, – и только напрямую от отца и матери. Результаты исследования, как ни хотелось бы, возможно, современным сторонникам телегонии обратного, ни на сколько не увеличивают возможность того, что предыдущие самцы данной самки могут оставлять у нее свои гены. Упоминаемый часто «астрал», передающийся половым путем и влияющий на свойства потомства, также оставим на совести телегонистов.
Комментарии: 0