У калифорнийского кондора впервые обнаружили партеногенез

Партеногенез (вид полового размножения, когда потомство развивается из неплодотворенной яйцеклетки) часто встречается у беспозвоночных, особенно членистоногих. Реже — у позвоночных, таких как ящерицы, некоторые виды рыб, земноводных и птиц. В основном позвоночные животные прибегают к партеногенезу, когда обычный способ размножения недоступен, — это факультативный партеногенез. Среди птиц такой обнаруживали у домашних куриц и индеек, которых содержали без самцов.

Недавно ученые из Альянса дикой природы зоопарка Сан-Диего обнаружили, что у двух появившихся на свет в зоопарке самцов редкого калифорнийского кондора (Gymnogyps californianus) не было отца — их генетический материал был полностью унаследован от их матерей. 

Калифорнийские кондоры находятся под угрозой исчезновения: в 1982 году в популяции было всего 22 особи. Тогда же началась программа восстановления численности вида при зоопарке Сан-Диего. К 2019 году популяция включала уже 525 птиц: 219 в неволе и 306 — диких, обитающих в Калифорнии, Аризоне, Юте. Когда популяция начала расти, ученые стали следить, чтобы сохранялось генетическое разнообразие, крайне невысокое из-за «бутылочного горлышка», через которое прошел вид: оценивали родство между особями и старались не допускать спаривания близких родственников.

Чтобы исследовать родственные связи калифорнийских кондоров, была создана библиотека, обогащенная микросателлитами (короткими тандемными повторами), и сформирован набор из 21 полиморфного микросателлитного маркера. Сравнивая эти маркеры у разных особей, можно определить родителей и потомков, так же, как при тестах на отцовство у человека. Образцы 911 особей — кровь, яичную скорлупу, перья и т.д., — собирали больше 30 лет. Из образцов получили ДНК и провели генотипирование по 21 полиморфному локусу, чтобы установить родство между птицами.

В рамках этого генетического анализа у двух самцов были обнаружены исключительно материнские варианты локусов — отцовских не было. Ни один из 467 протестированных самцов не был определен как потенциальный отец этих двух кондоров — оба самца были гомозиготными по всем микросателлитным локусам. Других гомозиготных птиц среди обследованных не было.

На самом деле птицы могут воспроизводить партеногенетически только самцов. У них, в отличие от млекопитающих, мужской пол гомогаметный (ZZ, по аналогии с XX), а женский — гетерогаметный (ZW). А поскольку партеногенетическое потомство развивается из неоплодотворенной яйцеклетки, самки могут самостоятельно воспроизводить только самцов, передавая им половую хромосому Z. Яйцеклетки, несущие W-хромосому, погибают, если не будут оплодотворены. Восстановление диплоидного набора хромосом может происходить за счет автомиксиса (слияния половых клеток одного индивида) либо эндомитоза — удвоения числа хромосом после мейоза. Так или иначе, птицы обычно размножаются стандартным способом, передавая птенцам и материнские, и отцовские гены.

Здесь же обе самки кондора содержались вместе с самцами, каждая из них отложила много яиц, и другие исследованные птенцы были обычными. Тем не менее самки размножились партеногенетически. Это значит, что факультативный партеногенез может встречаться чаще, чем предполагалось, и он не обязательно является следствием дефицита самцов.

На момент исследования этих двух самцов уже не было в живых. Один умер в два года, после того как был выпущен на волю. Другой дожил в неволе до восьми лет, но был мелким для кондора (вес до 7 кг, при том, что обычно самцы дорастают до 8–10 кг) и, хотя содержался вместе с самкой, не демонстрировал или почти не демонстрировал поведение ухаживания. Ни у одного из двух партеногенетических самцов не было потомства. Вообще кондоры живут долго — могут прожить и 60 лет, но этим не повезло. Впрочем, это может быть и не связано с партеногенетическим развитием.

По мнению авторов, лучше понять эволюцию факультативного партеногенеза и его вклад в генетическую изменчивость калифорнийских кондоров поможет изучение музейных образцов.