Мраморният рак се клонира от 30 години

В средата на 90-те години на миналия век собствениците на водни домашни любимци в Германия забелязаха нещо странно: по някакъв начин техните самотни женски раци продължаваха да се размножават. В рамките на дни те можеха да имат десетки дъщери, всички без нито един мъж. От откриването си през 1995 г. този рак, Procambarus virginalisизвестен като мраморния рак заради петънцата по карапакса му, се превърна в един от най-изучаваните организми от десетилетия.

Мраморните раци се размножават чрез партеногенеза, където женските снасят големи кучи плодородни, генетично идентични яйца. По същество раците се клонират със стотици на всеки няколко месеца. Партеногенезата е рядък процес при гръбначните животни и обикновено се случва, когато два различни вида се чифтосват и размножават. Но мраморният рак е уникален по два начина. Първо, това е единственият декапод (порядък на ракообразни включително раци, скариди и омари), за които е известно, че се възпроизвеждат чрез партеногенеза. Второ, преди 1995 г. не е съществувал. С история, по-млада от появата на интернет, тези раци дават на изследователите уникална възможност да наблюдават и проследяват еволюцията на партеногенезата при животните.

Идеалният нашественик

Смята се, че е въведен на германския пазар за домашни любимци през 1995 г., мраморният рак вероятно се е разпространил, когато собствениците, които не са се регистрирали за бързо самоумножаващи се домашни любимци, изхвърлят раците в реки и езера, където те процъфтяват и веднага започват да изпреварват местните раци. . Оттогава мраморните раци нахлуват в Азия, Европа и Африка. В документ от 2009 г. двама изтъкнати изследователи, изучаващи външния вид на рака в Мадагаскар, го нарекоха „перфектният нашественик“. Мраморният рак може да съхранява от 200 до 700 яйца наведнъж. С такава невероятна плодовитост – около шест пъти по-голяма от тази на местните мадагаскарски раци – почти сигурно ще надмине и опустоши местните популации.

За разлика от това, което често се случва с инвазивни видове, изследователите идентифицираха мраморните раци бързо. Оттогава те внимателно следят движенията му. По същество във всяка ситуация мраморните раци изпреварват местните видове, защото могат да растат и да се възпроизвеждат по-бързо. Освен това, като се отказват от цял ​​секс, те спестяват време и енергия, като премахват досадните задачи на ухажването и чифтосването. Въпреки че мраморният рак все още не е намерен в Съединените щати, някои щати започват да се подготвят за пристигането му, като забраняват вида като домашни любимци и създават програми за наблюдение.

Ако мраморният рак все пак стигне до нашите брегове, той ще се събере отново с близък член на семейството, Фалакс на прокамбар, ракът мърша, който е роден в южната част на Съединените щати. Повечето изследователи са съгласни, че мраморният рак е пряк потомък на P. fallax. Всъщност някои учени предполагат, че двата вида са толкова генетично сходни, че трябва да се считат за един вид. В Експеримент от 2015 гизследователите установяват, че мраморните раци и P. fallax се разпознават като сексуални партньори. Обаче цялото потомство на обречените им дела се оказало чисти мраморни клонинги на раци. Тази репродуктивна бариера накара изследователите да предложат мраморните раци да бъдат третирани като отделен, асексуален вид. Именно в същото проучване изследователите потвърдиха, че всички мраморни раци произлизат от един единствен клонинг, открит в Хайделберг, Германия през 1995 г.

Уникален геном

През 2018 г. изследователите характеризира генома на мраморния рак, публикувайки своите открития в Екология и еволюция на природата. Резултатите показаха удивителен размер на генома от приблизително 3,5 гигабазови двойки, с повече от 21 000 гена. Това го поставя наравно с размера на човешкия геном. Най-интригуващото откритие обаче беше, че ракът има три копия на своите хромозоми, а не обичайните две. Мраморният геном на раци има две почти идентични копия на генотип, както и трето копие на различен, но свързан генотип. Това откритие подкрепя теорията, че двете са много далечно свързани P. fallax индивиди се срещнали в аквариум един ден и се чифтосвали, произвеждайки мраморните раци като свое силно мутирало потомство.

Тези три набора от гени вероятно защитават животното от тресчотка на Мюлер, феномен, чрез който асексуалните видове имат повишена чувствителност към генетични заболявания и мутации. Без сексуална рекомбинация, която да се разбърква около геномите на родителите, вредните и необратими мутации са склонни да се натрупват в популациите, което води до болести и евентуално изчезване на видовете. (Тресчотката на Мюлер също може да обясни защо инбридингът създава здравословни проблеми на потомството.)

Абонирайте се за противоинтуитивни, изненадващи и въздействащи истории, доставяни във входящата ви поща всеки четвъртък

Забележка: JavaScript е необходим за това съдържание.

Тази комбинация от множество геноми и задължително безполово размножаване е често срещана при растенията, но рядко при животните. Мраморният рак предоставя завладяваща нова моделна система за изследване на асексуалната еволюция при животните и чрез изучаване на същество с толкова млада еволюционна история, учените се надяват, че могат да идентифицират критични събития за този тип уникално събитие на видообразуване.

Мраморните раци предлагат друга важна възможност за изследване. Създанията се възпроизвеждат клонално от една клетка и бързо се адаптират към различни среди. Тези черти се споделят от друг тип форма на живот от непосредствен интерес за хората: рак. Изследователите незабавно забелязаха паралелната и изключителна възможност да се използва съществото като моделен екземпляр за клонални геноми. Така че учените изучават отблизо генома на мраморния рак, следейки за всякакви мутации. Това изследване ще ни помогне да разберем какви видове мутации са най-въздействащи върху еволюцията на клоновия геном, прозрение с последици за изследванията на рака.

Инвазивни раци или сочен омар?

Управлението на инвазивните видове се определя от една неудобна истина: Ние никога няма да изкореним всички инвазивни видове или дори да предотвратим разпространението им. Бързо растящи, доминиращи инвазивни видове като кудзу трева, тръстикова жаба и мида зебра показват колко безполезни могат да бъдат опитите ни да направим това. Тази реалност представлява сериозна дилема за природозащитниците. Трябва ли да продължим да водим война, която не можем да спечелим, или трябва да се опитаме да адаптираме средата си към тези новодошли и да смекчим тяхното въздействие?

В Мадагаскар, където местните раци са застрашавали препитанието на рибарите и са предизвикали хаос в екологичните мрежи, учените подхождат към проблема с различна стратегия. Изследователите забелязали, че мраморните раци се хранят с охлюви, които са домакин на паразитния плосък червей, отговорен за шистосомозата, заболяване, засягащо милиони в Мадагаскар. Това наблюдение накара Джулия Джоунс от университета в Бангор и Ранджа Андриантсоа, мадагаскарски биолог и експерт по мраморни раци, да започнат Перфектният нашественик проект, който има за цел да проучи как мраморните раци влияят върху човешкото здраве.

Учени, участващи в проекта, изследват как мраморните раци могат да се използват като биологичен инструмент за намаляване на предаването на шистосомоза. Освен това те проучват дали съществото може да бъде полезно като източник на храна за хората. Както се оказва, мраморният рак е вкусен и съдържа висококачествен животински протеин. Тъй като този рак е толкова лесен за размножаване, той лесно може да бъде отглеждан и използван за облекчаване на недохранването.

Разбира се, не бива да пренебрегваме отрицателните екологични въздействия от разпространението на създанието. Но в свят, свързан помежду си с корабоплаване, въздушен транспорт и товарни линии, инвазивните видове винаги ще успеят да се преместят под нашата нищо неподозираща марля. Защо не проучите възможните ползи от преминаването на страната на врага? Креативни, изобретателни учени вече са открили няколко сребърни накладки: по-добро разбиране за еволюцията на раковите тумори, биоконтрол за смъртоносна болест и значителен, евтин източник на храна. Освен това, както откриха посетителите на някои от най-добрите ресторанти в Берлин, мраморните раци, намиращи се в менютата като „Берлински омар„Съчетава се добре с малко масло и чесън.

Leave a Comment