У африканских рыб обнаружена склонность к инцесту

«Элементы» уже не раз писали о том, насколько важную роль играют в эволюции те критерии, которые живые организмы используют при выборе брачного партнера (см. ссылки внизу). Очень часто в качестве одного из критериев используется степень родства. У многих животных и растений выявлены биохимические или поведенческие механизмы, направленные на предотвращение инбридинга (близкородственных скрещиваний). Например, у растений широко распространена так называемая самонесовместимость (отторжение собственной пыльцы), многие животные избегают половых контактов с близкими родственниками. Инбридинг часто приводит к рождению потомства с пониженной жизнеспособностью, поскольку вредные мутации, находящиеся у родителей в гетерозиготном состоянии и поэтому не проявляющиеся, у их потомков с большой вероятностью могут проявиться, перейдя в гомозиготное состояние.

Pelvicachromis taeniatus — популярная аквариумная рыбка, известная как «попугай», без труда узнает близких родственников, даже если никогда их раньше не видела, и считает их наилучшими брачными партнерами (фото с сайта www.akvariumas.lt)

С другой стороны, слишком отдаленные скрещивания тоже не всегда желательны (хотя биологи-теоретики часто упускают это из виду). В разных популяциях (даже в пределах одного и того же вида) могут отбираться разные комбинации аллелей (вариантов генов), наиболее выгодные в местных условиях. При скрещивании с чужаками эти удачные сочетания генов могут быть разрушены. Теоретически возможны и другие ситуации, при которых близкородственные скрещивания могут стать выгодными.

Однако до сих пор имеется очень мало фактических подтверждений того, что какие-либо организмы в природе действительно предпочитают в качестве брачных партнеров близких родственников. Обратных примеров больше, хотя, если честно, и их тоже немного. Эксперименты по половой избирательности считаются довольно трудоемкими, и число подобных исследований невелико.

В статье немецких биологов, опубликованной в последнем номере журнала Current Biology, приводятся экспериментальные доказательства активного инбридинга у африканских рыбок из семейства цихлид. Рыбки, пойманные в небольшой (длиной всего несколько километров) речке в Камеруне, относятся к виду Pelvicachromis taeniatus. Самцы этих рыбок занимают пригодные для нереста укрытия на дне реки и охраняют территорию от чужаков, а самки конкурируют друг с другом за право создать семью. Брачные отношения у пельвикахромиса моногамные, то есть семья состоит из одного самца и одной самки. Пока самка в укрытии охраняет отложенную икру, самец сторожит снаружи. Когда из икры выводятся мальки, оба родителя в течение 4–6 недель повсюду сопровождают свое потомство и в меру сил оберегают его от опасностей.

Исследователи составляли из пойманных рыбок брачные пары случайным образом. Когда мальки становились достаточно самостоятельными, их отсаживали от родителей, причем каждый выводок делили на две части и выращивали их по отдельности. Это делалось для того, чтобы получить «незнакомых» друг с другом братьев и сестер. Авторы справедливо полагали, что подросшие рыбки вряд ли смогут вспомнить своих родственников, с которыми провели вместе лишь несколько первых недель жизни.

Когда рыбки достигли половой зрелости и были готовы к размножению, исследователи приступили к тестам на избирательность. Для этого использовался аквариум, подразделенный на три одинаковых отсека прозрачными перфорированными перегородками (чтобы рыбы могли и видеть, и обонять друг друга). В центральный отсек сажали тестируемую рыбку, а в два крайних — двух рыбок другого пола, причем одна из них была «незнакомым» братом или сестрой подопытной, а другая — незнакомым неродственником.

Оказалось, что и самцы, и самки в такой ситуации уверенно выбирают родственника и стараются быть поближе к нему. Ранее ихтиологами было неоднократно показано, что выбор, осуществляемый рыбами в таких экспериментах, очень четко коррелирует с половыми предпочтениями. Иными словами, те рыбки, которые держатся ближе друг к другу, скорее всего образуют семью, если им позволить. Прямая экспериментальная проверка подтвердила эту закономерность. В следующей серии опытов в аквариум с подходящим для нереста укрытием сажали одного самца и двух самок, одна из которых была его «незнакомой» сестрой. В большинстве случаев именно сестра становилась счастливой обладательницей дома, мужа и потомства.

Ученые проверили также, как рыбы заботятся о своем потомстве в случае родственных и неродственных браков. Оказалось, что, если супругами стали брат и сестра, они заботятся о потомстве лучше (больше времени тратят на охрану икры и мальков) и, кроме того, реже ссорятся друг с другом. Например, мужья в два раза реже атаковали своих жен, если те приходились им еще и сестрами.

Авторы полагают, что склонность к инцесту у пельвикахромиса имеет адаптивный характер (то есть выгодна рыбкам) и может объясняться двумя причинами.

Во-первых, из-за дефицита самцов некоторые самки в природных условиях, по-видимому, остаются девственными. В такой ситуации самцу выгодно взять в жены сестру, поскольку он тем самым помогает ей передать свои гены потомству, а ведь 50% ее генов идентичны его собственным. Это тот же самый принцип, на котором основывается теория родственного отбора, объясняющая, в частности, альтруистическое поведение (см. заметку Альтруизм общественных насекомых поддерживается полицейскими методами, «Элементы», 08.11.2006, и приведенные в ней ссылки).

Во-вторых, забота о потомстве предполагает, что родители жертвуют своими личными интересами ради детей. С точки зрения отбора, опять же, чем больше у детей общих с родителем генов, тем выгоднее ради них жертвовать собой. Правда, не совсем понятно, где здесь причина, а где следствие: то ли склонность к инцесту развилась из-за обычая совместной заботы о потомстве, то ли, наоборот, совместная забота о потомстве сформировалась благодаря склонности к инцесту.

Проведенные эксперименты не позволяют ответить на вопрос, каким образом рыбы отличают родню от чужаков — при помощи зрения или при помощи обоняния, но авторы предполагают, что основную роль здесь может играть индивидуальный запах, зависящий, в частности, от пептидов главного комплекса гистосовместимости (подробнее о роли этих специфических компонентов иммунной системы в распознании «своего» и «чужого» на уровне отдельных клеток и целых организмов см. в заметке Видообразование — личное дело каждого», «Элементы», 15.02.2006). У другой рыбки — колюшки — эти пептиды, как было недавно показано, тоже используются для определения степени родства потенциального партнера. Правда, колюшка, в отличие от пельвикахромиса, предпочитает скрещиваться не с самыми близкими и не с самыми дальними родственниками, а выбирает партнеров с промежуточной степенью родства.

Следует отметить (хотя авторы статьи об этом не упоминают), что полученные результаты могут иметь большое значение для понимания механизмов видообразования. Авторам впервые удалось доказать, что в определенных ситуациях у животных развивается склонность к скрещиванию с родными братьями и сестрами. Без такой способности крайне трудно объяснить симпатрическое видообразование, то есть видообразование без физических преград. Заметим, что именно для семейства цихлид особенно характерно образование «пучков» симпатрических видов в изолированных водоемах. Это доказано для одного озера в Никарагуа (см. Для видообразования не нужны барьеры, «Элементы», 13.02.2006) и не доказано, но весьма вероятно в случае Великих Африканских озер, где совместно проживают десятки и сотни видов эндемичных (то есть встречающихся только в данном озере) цихлид.

Источник: Timo Thunken, Theo C. M. Bakker, Sebastian A. Baldauf, Harald Kullmann. Active Inbreeding in a Cichlid Fish and Its Adaptive Significance // Current Biology. 2007. V. 17. P. 225–229.

Александр Марков (www.elementy.ru )