Százezer éve él hímek nélkül ez a hal – a tudósok most jöttek rá, hogyan lehetséges

Mexikó és Dél-Texas lassú folyású, meleg vizeiben él egy hal, amelynek az evolúciós tankönyvek szerint már rég el kellett volna tűnnie. Az Amazon molly nevű faj csak nőstényekből áll, nagyjából százezer éve szaporodik hímek nélkül, és mindezek ellenére nem sodródott genetikai zsákutcába – sőt, kifejezetten jól boldogul.

A hal a nevét a görög mitológia női harcosairól, az amazonokról kapta. A kutatókat közel egy évszázada foglalkoztatja, hogyan maradhatott fenn ilyen sokáig egy faj, amely gyakorlatilag apák nélkül hozza létre az újabb nemzedékeket.

A hím csak elindítja a folyamatot

Az Amazon molly szaporodása a gynogenezis nevű folyamatra épül. Ez első hallásra szinte biológiai trükknek tűnik: a nőstény közeli rokon fajok hímjeinek spermáját használja fel arra, hogy beindítsa a petesejt fejlődését, de a hím DNS-ét ezután nem építi be az utódba.

Az eredmény mindig nőstény utód, amely lényegében az anya klónja. A hím tehát technikailag kell a szaporodáshoz, genetikai értelemben azonban nem válik apává.

Ez azért különösen furcsa, mert az evolúcióelmélet szerint az ivartalanul szaporodó fajok hosszú távon könnyen bajba kerülhetnek. Szexuális szaporodás nélkül ugyanis nincs génkeveredés, így a káros mutációk idővel felhalmozódhatnak a genomban.

Miért számít ennyire a szex az evolúcióban?

A szexuális szaporodás első ránézésre bonyolult és drága megoldás: párt kell találni, versengeni kell érte, és mindkét szülő csak a génjei felét adja tovább. Az ivartalan szaporodás ezzel szemben sokkal egyszerűbbnek látszik, hiszen az egyed a teljes génállományát továbbörökítheti. Mégis, az élővilágban a szexuális szaporodás uralkodik. Dave Speijer, az Amszterdami Egyetem biológusa szerint „ha az összképet nézzük, 99,9 százalékban szexről beszélünk”.

Ennek egyik oka, hogy a szex keveri a géneket. Minden utód más genetikai kombinációt kap, mintha az evolúció újra és újra megkeverne egy pakli kártyát. Ez növeli a változatosságot, és segíthet abban, hogy a faj jobban alkalmazkodjon a változó környezethez.

A szex emellett védelmet is ad a káros mutációk felhalmozódása ellen. Ha nincs génkeveredés, a genetikai hibák nemzedékről nemzedékre továbbadódhatnak.

A természet más utakat is találhat

Az Amazon molly mégsem omlott össze. Speijer szerint ez nem feltétlenül jelenti azt, hogy a faj szembemegy az evolúció szabályaival. Inkább arról lehet szó, hogy más megoldást talált ugyanarra a problémára: valahogyan kordában tartja a genetikai hibákat.

Nem ez az egyetlen ilyen rejtély az állatvilágban. Vannak olyan ivartalanul szaporodó fajok, amelyek a vártnál jóval tovább fennmaradtak. Ilyenek például egyes botsáskák, valamint a kerekesférgek, amelyeket a kutatók már evolúciós botránynak is neveztek. Ezek a homokszem méretű, édesvízi élőlények több tízmillió éve élnek hímek nélkül. Különleges képességük, hogy DNS-t tudnak felvenni a környezetükből, vagyis más élőlényektől származó genetikai anyagot is beépíthetnek. Ez segítheti őket például a kiszáradás vagy a kórokozók elleni védekezésben.

Chiara Boschetti, a Plymouthi Egyetem zoológusa szerint azonban még mindig nem tudni pontosan, hogyan képesek ilyen hosszú ideje fennmaradni. Valószínűleg nem egyetlen trükk, hanem több védekező mechanizmus együttese tartja őket életben.

Most közelebb kerülhettek az Amazon molly titkához

Az Amazon molly esetében egy új kutatás szerint a kulcs a génkonverzió lehet. Edward Ricemeyer, a müncheni Ludwig Maximilian Egyetem számítógépes biológusa és a kutatás egyik szerzője úgy fogalmazott: „Az elméletből hiányzott egy darab. Ez a darab pedig a génkonverzió volt.”

A génkonverzió a genetikai javítás egyik formája, és nem csak ennél a halfajnál fordul elő: az emberben is működik. A legtöbb élőlényben inkább háttérfolyamatként segít kijavítani a DNS sérüléseit. Az Amazon mollynál azonban úgy tűnik, sokkal fontosabb szerepet kap.

A kutatók teljesgenom-szekvenálással vizsgálták a faj DNS-ét, és azt találták, hogy bizonyos genetikai szakaszok újra és újra „felülíródnak”. Ez a folyamat nem a szexuális szaporodás génkeveredésén keresztül történik, hanem génkonverzió révén. Vagyis a hal genomjában ez a javítómechanizmus részben azt a szerepet veheti át, amelyet más fajoknál a szex tölt be: segít visszafogni a káros mutációk felhalmozódását.

A kutatók szerint az Amazon molly története körülbelül százezer évvel ezelőtt kezdődhetett, amikor egy nőstény atlanti molly egy hím vitorlás mollival párosodott. A legtöbb hibriddel ellentétben az utód nem terméketlen lett, hanem egy olyan új vonal jött létre, amely szex nélkül is képes volt szaporodni.

A faj két ősi rokon genetikai anyagát hordozza, így már a kezdetektől nagyobb változatossággal indult. A két szülőfaj génjei elég hasonlóak ahhoz, hogy hasonló feladatokat lássanak el, de elég különbözőek ahhoz, hogy a génkonverzió során javítási mintaként működjenek.

Ricemeyer szerint különösen érdekes, hogy a génkonverzió éppen azokon a részeken tűnik gyakoribbnak, ahol a legveszélyesebb mutációk jelentkezhetnének. Ez magyarázhatja, hogyan maradhatott a faj meglepően jó genetikai állapotban százezer év szex nélküli szaporodás után.