Ett team av forskare har sekvenserat, för första gången, en liten mask som tillhör en grupp av uteslutande asexuella arter som uppstod för cirka 18 miljoner år sedan – vilket gör den till en av de äldsta levande linjerna av asexuella djur som är kända. Verket avslöjar hur det har undkommit den evolutionära återvändsgränd som vanligtvis möts av organismer som inte ägnar sig åt sex.

"Forskare har försökt förstå hur vissa djur kan överleva i miljontals år utan sex eftersom så strikta, långvarig abstinens är mycket sällsynt i djurvärlden, " förklarar New York University Biology Professor David Fitch, en av medförfattarna till forskningen. "Det här fenomenet är viktigt för att förstå evolutionär genetik eftersom det strider mot den allmänt accepterade uppfattningen att sexuell reproduktion krävs för att eliminera skadliga mutationer och för anpassning till en föränderlig miljö."

"Till exempel, på kort sikt, att ärva kopior av båda föräldrarnas gener ger vanligtvis en bra försäkring mot mutationer som kan döda funktionen hos en av dessa genkopior - en process som kallas komplementering, " Fitch fortsätter. "På lång sikt, Att producera avkomma via samlag möjliggör anpassning till förändrade förhållanden över tid eftersom det producerar variation genom genetisk blandning, eller rekombination. Dock, eftersom sådan blandning inte förekommer inom asexuella arter, de tenderar att dö ut snabbt. Så, Det har varit ett långvarigt mysterium inom biologin hur vissa asexuella djur har överlevt i så många generationer."

Forskningen, utförd av forskare vid NYU:s Center for Genomics and Systems Biology och Duke Universitys Center for Genomic and Computational Biology, dyker upp i journalen Aktuell biologi .

Den nyligen sekvenserade masken, Diploscapter pachys , är en liten, transparent, frilevande spolmask och nära besläktad med Caenorhabditis elegans , en organism som vanligtvis används för biomedicinsk forskning.

Till skillnad från C. elegans , dock, D. pachys är asexuell.

När man gör detta beslut, forskarna använde DNA för att härleda en genealogi som visade att D. pachys tillhör en grupp av uteslutande asexuella arter som uppstod för cirka 18 miljoner år sedan.

Vid en närmare granskning av hur D. pachys reproducerar, forskargruppen fann att som många andra asexuella organismer, processen att skapa könsceller – spermier eller ägg – hade modifierats för att förhindra rekombination, eller ombildningen som är ett resultat av sexuell fortplantning.

"I grund och botten, djuren klonade sig själva, " förklarar Fitch. Dessutom när forskarna studerade dess kromosomer, de hittade något ännu mer överraskande:det fanns bara ett par kromosomer.

Nära släktingar, Till exempel C. elegans , har 5-7 kromosomer, men ett enkelkromosompar, forskarna säger, är så sällsynt hos högre organismer att endast två andra djurarter är kända med detta tillstånd:en myra och en parasitisk rundmask.

Forskarna bestämde sig för att sekvensera genomet av D. pachys för att testa hur den enda kromosomen var uppbyggd, antingen genom förlust eller genom fusion av flera förfäders kromosomer.

Deras resultat visade det D. pachys smälter samman de sex kromosomerna från sin förfader till en enda kromosom och hoppar över den första uppdelningen av meios, där gener rekombineras, så att dess avkomma behåller föräldrarnas höga genetiska mångfald.

"Således, mysteriet med dess livslängd verkar i stort sett löst: D. pachys övervinner nackdelarna med asexuell reproduktion genom att upprätthålla genetisk variation, och med det, komplement, " förklarar Fitch. "Ironiskt nog, detta åstadkoms genom att se till att det inte finns någon rekombination mellan genkopiorna. Om det fanns, skillnaderna mellan genkopiorna kan gå förlorade. Faktiskt, D. pachys har blivit av med flera av generna som krävs för att göra det rekombinationsmaskineri som finns i sexuella organismer."