Такова странная, но правдивая история мраморного речного рака, инвазивного пресноводного вида, предположительно возникшего в результате репродуктивной ошибки, случившейся в аквариуме примерно в 1995 году. Анализ генома мутантов подтверждает их невероятное происхождение и поможет объяснить, как животное распространилось и приспособилось к такому большому разнообразию окружающей среды.
Необычная эволюция речного рака, возможно, подскажет стратегию действий против более скверного клонового монстра - злокачественной опухоли. «Во многих отношениях захватническое вторжение мраморного речного рака аналогично тому, как размножаются неполовым путем потомки злокачественных клеток за счет своего хозяина», - считает генетик из Брюссельского университета Жан-Францис Флот.
С тех пор, как мраморный рак был обнаружен в 1995 году в Германии, он распространился в больших количествах по Европе и Африке. «Он поедает все - гниющие листья, мальков рыб и молодых улиток, мелкую рыбу, насекомых», - говорит специалист по молекулярной генетике в немецком Центре изучения онкологии в Гейдельберге Франк Лико.
«Этот речной рак – серьезный вредитель», - считает биолог-эволюционист из университета Гумбольдт в Берлине Герхард Шольц, проследивший его быстрое распространение по земному шару, включая Мадагаскар, где он угрожает полностью вытеснить несколько аборигенных видов раков. Евросоюз запретил продавать, содержать, раздавать и распространять этот вид в природе.
Лико пять лет назад заинтересовался мраморным раком, получившим название Procambarus virginalis, так как предположил, что недавно возникшее в организме животного свойство неполового размножения может быть аналогично тому, как нормальные клетки становятся раковыми и начинают воспроизводить собственные клоны. Он решил изучить геномы мраморного рака, чтобы понять основные механизмы динамики развития, связывая их с преобразованием ДНК, приводящим к росту опухоли.
Мраморный рак - представитель десятиногих ракообразных, размножающийся бесполым путем, все самки вида воспроизводят собственные клоны из неоплодотворенных спермой яиц. Высказывалось мнение, что это свойство возникло, когда спаривались два рака, завезенных из Флориды в Германию для аквариумного бизнеса. Лико с сотрудниками расшифровал геномы двух десятков речных раков из разных регионов мира, а также представил менее подробный анализ еще примерно двадцати пяти с Мадагаскара.
Ранее полученные данные наводят на мысль, что у мраморного рака имеется три набора из 92 хромосом, а не два, как обычно. Каждый набор является в значительной степени версией хромосом, принадлежащих болотному раку Procambarus fallax. Два из трех наборов практически идентичны, но третий отличается настолько, что коллектив ученых пришел к заключению, что мраморный рак, по-видимому, возник при спаривании двух болотных раков, завезенных из разных регионов мира и помещенных вместе в аквариум. Лико поясняет, что в яйцеклетке или в сперме одного из них были отклонения, из-за которых вместо одного набора хромосом, обычного для зародышевых клеток, сохранилось два. Объединение двух отдаленных болотных раков усилило наследственную изменчивость внутри нового клонового «вида». «Такой союз «никогда бы не произошел в дикой природе», - утверждает ученый.
Шольц считает явно умозрительным построением утверждение о том, накопление геномов произошло в аквариуме, а не при контакте двух болотных раков в дикой среде. Однако анализ ДНК мраморных раков из Европы и Африки, по его же словам, «показывает, что все эти раки являются клонами, с идентичными геномами во всем мире».
Клон успешно процветает в широком разнообразии мест обитания с пресной водой, при разной температуре, солености и кислотности, и это может быть более важным фактом, чем происхождение этого ракообразного. Считается, что клоны обычно находятся в невыгодном положении из-за того, что отсутствие наследственной изменчивости не позволяет им приспосабливаться к новой ситуации.
«Но данная статья наводит на мысль, что виды животных способны быстро захватывать широкие географические зоны несмотря на то, что размножаются неполовым путем и являются клонами», - говорит биолог-эволюционист института сельскохозяйственных исследований во французском г. Софии-Антиполисе Этьен Данчин. Три набора хромосом в организме рака-мутанта, очевидно, содержат в себе разгадку изменчивости, достаточной для адаптации к разнообразной среде. Данчин изучает успешных растительных паразитов - нематод, которые размножаются неполовым путем и также имеют три набора хромосом.
С этим согласна водный эколог южной исследовательской станции службы охраны лесов в Оксфорде Сюзан Адамс. Исследования других организмов показывают, что наличие дополнительного набора хромосом увеличивает численность потомства и может способствовать приспособлению клонов к новым условиям среды. «Ожидается, что повышенная приспособляемость повышает успешность проникновения в среду», - говорит она. Еще одно преимущество, считает Адамс, заключается в том, что клон может основать новую популяцию, начав всего с одной особи. Ей представляется необычайно интересным, что «глобальное экологическое явление произошло из-за крайне редкого события, случившегося в чьем-то аквариуме».
