Výzkumníci dekódují neobvyklý genom pruského kapra — ScienceDaily

Aby chřestýši drželi krok s vyvíjející se kořistí, používají geneticky rozmanitý jed nástrojů - ScienceDaily

Kapr pruský je považován za jeden z nejúspěšnějších invazních druhů ryb v Evropě. Jeho schopnost nepohlavně se rozmnožovat mu dává velkou výhodu oproti konkurenčním rybám. Mezinárodnímu výzkumnému týmu se nyní podařilo poprvé popsat kompletní genom kapra pruského. To také poskytuje mnohem lepší pochopení jeho zvláštní reprodukční metody. Studie, kterou vedla Dunja Lamatsch z Výzkumného oddělení pro limnologii Univerzity v Innsbrucku v Rakousku, byla publikována v časopise Příroda komunikace.

Pruský kapr (Carassius gibelio), původem z Asie, je invazním druhem v Evropě. Je to blízký příbuzný zlaté rybky a o stejné stanoviště soutěží s ohroženým původním karasem. Zatímco však zlatá rybka a karas se obvykle rozmnožují pohlavně, má pruský kapr velkou evoluční výhodu: samice si mohou ušetřit zdlouhavé hledání partnera.

Partenogeneze ve vodě

Místo toho samice pruského kapra používají sperma samců karasa nebo jiných druhů kaprů. K tomu se prolínají s hejnem karasů, kde jejich nakladená vajíčka samci oplodňují.

Unesená spermie stimuluje vaječné buňky pruského kapra k dělení. Genetický materiál samce se pak ve vaječné buňce rozloží, aniž by byl použit. Toto se nazývá partenogeneze závislá na spermatu nebo panenská produkce. Všichni takto vyprodukovaní potomci jsou samičí klony samice kapra pruského. Většina populací kapra pruského je tedy výhradně samičí, samci se vyskytují jen výjimečně.

„Unisexuální neboli čistě samičí reprodukce umožňuje rychlou kolonizaci nových biotopů a nabízí invazním druhům velkou výhodu oproti jejich původním konkurentům,“ vysvětluje Dunja Lamatsch z Výzkumného oddělení pro limnologii Univerzity v Innsbrucku se sídlem v Mondsee v Rakousku. Její výzkum se zaměřuje na studium mechanismů jednopohlavného rozmnožování ve vodních organismech.

Ve studii iniciované Lamatschem se jí a mezinárodnímu týmu výzkumníků podařilo kompletně dekódovat genom pruského kapra. V důsledku toho lze nyní lépe porozumět mechanismu jeho jednopohlavní reprodukce.

Hybridita vede k novým druhům

Celková dědičná informace organismu, genom, je rozdělena do různých sad chromozomů. Zvířata, která se rozmnožují pohlavně, mají obvykle dvojitou (diploidní) sadu chromozomů. Pro reprodukci jsou chromozomy samic a samců rozděleny do zárodečných buněk (meióza) a současně je předávána pouze jedna jediná (haploidní) sada chromozomů. Fúze haploidního vajíčka a haploidní spermie nakonec obnoví diploidní organismus.

Nehody při meióze nebo křížení příbuzných druhů však opakovaně vedou ke vzniku organismů, které mají více než 2 sady chromozomů (polyploidní). Polyploidní vyšší obratlovci nejsou životaschopní, ale ryby, obojživelníci a plazi ano. I nové druhy se mohou vyvíjet tímto způsobem – jako pruský kapr.

Původ unisexuality

Pruský kapr je hexaploidní – to znamená, že má šest sad chromozomů. Čtyři z nich se spojily křížením nepříbuzných druhů ryb – další dva byly přidány křížením s blízce příbuznými rybami.

“Pravděpodobně se v určitém okamžiku během těchto křížení objevily problémy s tvorbou gamet. To by mohl být jeden ze spouštěčů unisexuální reprodukce,” vysvětluje Lamatsch. “U druhů, které se rozmnožují partenogeneticky, meióza selhává a fúze gamet již není nutná.”

Ve spolupráci s výzkumnými skupinami z Leibnizova institutu sladkovodní ekologie a vnitrozemského rybolovu v Berlíně (IGB) a univerzity ve Würzburgu se podařilo pitvat genom kapra pruského na jednotlivé sady chromozomů. Je to poprvé, co byla popsána celá genetická informace hexaploidního zvířete a bylo analyzováno všech šest sad chromozomů. Genom kapra pruského tvoří celkem 150 chromozomů, tedy více než třikrát více než genom člověka.

Analýzy vrhají světlo na to, jak těchto šest sad chromozomů může koexistovat a spolupracovat. Identifikace všech 150 chromozomů umožňuje poprvé porozumět celé struktuře genomu kapra pruského a také jeho komplikované evoluční historii. To otevírá mnoho dalších zajímavých výzkumných otázek kolem invazních ryb.

.

Leave a Reply

Your email address will not be published.