Може ли жаба да има поколение без мъжки? Какво показват експериментите
Може ли жаба да създаде потомство без мъжки? Какво представлява експерименталната партеногенеза и защо японската набръчкана жаба е толкова интересна за генетиците?
Партеногенезата звучи почти като биологично чудо – женската създава потомство, без яйцеклетката да бъде оплодена от мъжки. При някои насекоми, риби и влечуги подобно размножаване действително се среща в природата. А възможно ли е и при жабите? Отговорът е по-сложен. При земноводните учените отдавна могат експериментално да предизвикват развитие на неоплодени яйца, но това не означава непременно, че съответният вид естествено се размножава без мъжки.
Особено интересни за генетиците са японските жаби. Един от най-необичайните видове е японската набръчкана жаба Glandirana rugosa, известна по-рано като Rana rugosa. Името ѝ идва от характерната груба и неравна кожа. Тя се превръща в обект на множество генетични изследвания не защото е доказан естествен партеногенетичен вид, а заради нещо също толкова необичайно – различните ѝ популации имат различни системи за определяне на пола. При едни се среща система от типа XX/XY, позната и при човека, докато при други действа система ZZ/ZW, при която женската е носител на различните полови хромозоми.
Тъкмо тук лесно може да възникне объркването с партеногенезата. Glandirana rugosa показва колко пластична може да бъде генетичната система за определяне на пола при земноводните. Изследванията установяват, че в различни географски популации на една и съща жаба са настъпвали промени и дори „смени“ на половите хромозоми в хода на еволюцията. По-нови генетични проучвания продължават да използват този вид като модел за изясняване как възникват и се преобразуват половите хромозоми при гръбначните животни.
Но може ли неоплодено жабешко яйце изобщо да започне да се развива? Да – и именно това прави експерименталната партеногенеза толкова интересна. Яйцеклетката обикновено очаква сигнал, предизвикан от оплождането, за да започне поредица от клетъчни деления. При лабораторни условия обаче учените могат да предизвикат подобно активиране по изкуствен начин. Така яйцето започва развитието си без генетичния принос на сперматозоид. В историята на експерименталната ембриология жабешките яйца са сред класическите модели, чрез които учените изследват именно механизмите на оплождането и ранното развитие.
Това обаче не бива да се представя като доказателство, че жабите са намерили начин да премахнат мъжките от размножаването. Естествената партеногенеза означава, че видът или определени негови популации използват този механизъм в природата. Експерименталната партеногенеза е друго – учените се намесват и активират яйцеклетката. При японската набръчкана жаба Glandirana rugosa научният интерес е насочен основно към половите хромозоми и определянето на пола, а не към доказана естествена партеногенеза. Съвременни експерименти при вида дори показват колко сложна е тази система: намеса в гена Sox3 може да доведе до промяна на половото развитие и появата на генетични женски индивиди, развили се като мъжки.
Защо тогава експериментите с партеногенеза са важни? Те позволяват да се изследва какво точно носи сперматозоидът освен половината от наследствения материал, как яйцеклетката получава сигнал да започне развитие и защо при гръбначните животни нормалното развитие обикновено изисква генетичен принос от двама родители. Неоплоденото яйце може да бъде подтикнато към делене, но започването на ембрионално развитие и създаването на жизнеспособно, плодовито възрастно животно са съвсем различни биологични предизвикателства.
Затова въпросът „Може ли жаба да се размножава без мъжки?“ няма прост отговор „да“ или „не“. Лабораторните опити показват, че развитието на неоплодени жабешки яйца може да бъде предизвикано изкуствено. Японската набръчкана жаба пък демонстрира нещо различно, но не по-малко удивително – половите хромозоми при един вид могат да следват различни еволюционни пътища в отделните популации. Именно границата между естественото размножаване, експерименталната партеногенеза и генетичното определяне на пола превръща жабите в едни от най-интересните животни за изследване на тайните на размножаването.
