Полиплоидия у Leiolepis
В январе 2025 года в журнале Scientific Reports вышла статья международного коллектива ученых под руководством Эдуарда Галояна и Романа Назарова, сотрудников Зоологического музея МГУ. Работа посвящена исследованию механизмов формирования полиплоидных форм у партеногенетических ящериц рода Leiolepis — группы пресмыкающихся, обитающих в Юго-Восточной Азии. Результаты исследования пересматривают представления о способах возникновения три- и тетраплоидных особей и дают важные подсказки о природе партеногенеза у наземных позвоночных.
Фотография предполагаемого гибридного самца N34_H (ZMMU R-17884) в природных условиях
Партеногенез, или девственное размножение, у позвоночных встречается крайне редко и ограничен исключительно чешуйчатыми пресмыкающимися (Squamata). Облигатные партеногенетические линии формируются в результате межвидовой гибридизации и способны к воспроизводству без участия самцов. Однако такие линии остаются под угрозой: при контакте с половыми видами происходит повторная гибридизация, которая может приводить к увеличению уровня плоидности (числа наборов хромосом) у потомства. Полиплоидия может иметь как эволюционные преимущества, так и значительные ограничения, включая снижение фертильности и ухудшение метаболизма.
Целью работы стало изучение механизма возникновения триплоидных и тетраплоидных особей у партеногенетических ящериц-бабочек Leiolepis guentherpetersi во Вьетнаме и выявление их генетической структуры и морфологических признаков.
Филогенетическое дерево отобранных образцов Leiolepis с полевыми номерами, построенное на основе фрагмента гена cyt b. Значения над и под узлами обозначают апостериорные вероятности (BI) и значения бутстрэп-поддержки (ML) соответственно. Номера последовательностей из базы GenBank выделены синим цветом.
Ранее предполагалось, что партеногенетическая триплоидная форма L. guentherpetersi произошла в результате скрещивания двух видов — L. guttata и L. reevesii, где L. reevesii считается отцовским видом. Однако новые молекулярно-генетические данные, полученные авторами статьи, изменяют эту гипотезу. Генетический анализ митохондриальной ДНК показал, что L. guentherpetersi наследует два гаплоидных набора от L. guttata и один — от L. reevesii. Это свидетельствует о том, что после первого гибридного события произошёл обратный скрещенный спаривание триплоидного гибрида с самцом L. guttata. Такой процесс привёл к увеличению плоидности до 3n и формированию устойчивой триплоидной линии.
В пределах ареала L. guentherpetersi был найден уникальный тетраплоидный самец (экземпляр N34_H), который имел три гаплоидных набора хромосом от L. guttata и один от L. reevesii. По-видимому, он образовался в результате оплодотворения нередуцированного триплоидного яйца L. guentherpetersi спермой самца L. guttata. Данный самец демонстрировал экстремально увеличенные размеры эритроцитов, что коррелирует с повышенным уровнем плоидности, однако, вероятно, был стерилен. Его морфология напоминала L. guentherpetersi, но половые признаки (наличие развитых гемипенисов) позволяли отнести его к мужским особям.
Реконструированные события гибридизации, приведшие к возникновению триплоидной формы L. guentherpetersi и её тетраплоидного гибрида. Карта распространения L. reevesii, L. guttata и L. guentherpetersi модифицирована по Grismer и др.
Карта Вьетнама взята с ресурса https://data.humdata.org/dataset/cod-ab-vnm и отредактирована с использованием программного обеспечения QGIS версии 3.32.
Исследование показало, что дальнейшее увеличение уровня плоидности выше триплоидии или тетраплоидии неблагоприятно для амниот (к которым относятся пресмыкающиеся), что ограничивает эволюционную стабильность таких форм. Тетраплоидные особи часто оказываются стерильными, а увеличение размера клеток может оказывать негативное влияние на метаболизм.
Полная версия исследования доступна по ссылке