Selvbefrugtende fisk har en overraskende mængde genetisk mangfoldighed

Som underlige dyr går, mangrove killifish er i en klasse for sig. Det blomstrer i både ferskvand og vand med dobbelt så meget salt som havet. Det kan leve op til to måneder på land, trækker vejret gennem huden, før han vender tilbage til vandet med en række spektakulære 180-graders vendinger.

Og det er den ene af kun to hvirveldyr - den anden er en nær slægtning - der befrugter sig selv.

Denne sidste del fascinerer forskere som Luana Lins, en postdoktor ved Washington State University School of Biological Sciences.

Intimt at være ven med sig selv - kaldet "selfing" - har fordele. Hvis du befinder dig i en god situation, med rigelig mad eller et dejligt klima, du kan stifte familie på stedet. Men fordi et selvbefrugtende dyr kun replikerer sit eget DNA, det fratages en mangfoldig genetisk værktøjskasse, der kan være praktisk, hvis miljøet pludselig ændrer sig. Selvbefrugtning kan også øge chancerne for, at en farlig mutation bliver almindelig i en befolkning.

Alligevel er killifishen uberørt af en lang række grimme situationer, som om at bede verden om at ramme den med sit bedste skud.

Det viser sig, at da Lins og kolleger i genomforsker Joanna Kelleys laboratorium sekventerede killifishens genom, også kendt som mangrove rivulus, Kryptolebias marmoratus, eller bare "Kmar, "det foregik meget. Skrev i journalen Genom , de beskriver, hvordan de sammenlignede 15 forskellige slægter af væsenet og fandt en bemærkelsesværdig mængde genetisk mangfoldighed på tværs af arten.

Når to individer parrer sig, og deres kromosomer står i kø, hver forældres gener vil have forskellige nukleotider, eller genetiske byggesten på tilsvarende steder i DNA'et. Disse forskellige nukleotider kaldes "heterozygote". Og fordi forskellige gener tildeler forskellige egenskaber, afkom vil have en blanding af træk fra hver forælder.

Men når et væsen befrugter sit eget æg med sin egen sæd, dets nukleotider er mere tilbøjelige til at matche en ensartethed, der kun brydes af lejlighedsvis mutation eller rekombination. Deres parrede nukleotider kaldes homozygote og, som kloner, en generation er stort set den samme som den næste.

Ved at se på killifish DNA fra forskellige slægter, man kunne forvente at se en vis ensartethed blandt dem. Men Lins og kolleger på WSU, Det gjorde Stanford University og University of Alabama ikke.

"Vi fandt langt flere områder, der var heterogene, heterozygot, end vi forventede, hvis du bare fulgte logikken i noget, der har parret sig med sig selv i lang tid, "sagde Lins." Det åbner en dåse orme. Hvordan sker det? "

En forklaring er, at skabningerne har mange flere mutationer end tidligere antaget. Men mutationer har en vis regelmæssighed eller odds, hvilket gør denne store mangfoldighed usandsynlig.

Men i de fleste Kmar -befolkninger, en lille procentdel af individerne vil være mænd. Deres sæd vil klare at befrugte en endnu mindre procentdel af andre individs æg.

Separate undersøgelser har fundet ud af, at når hermafroditter udsættes for fisk fra forskellige slægter - hanfisk eller andre ikke -relaterede hermafroditter - er det mere sandsynligt, at de lægger flere æg end med fisk fra samme slægt. Det kan være, at Kmar lejlighedsvis lever igennem en af ​​de arketypiske fortællinger - fremmed kommer til byen - og når de ser den fremmede, de udnytter denne nye pulje af eksotisk DNA. De bliver tiltrukket af den fremmede, eller de reagerer på den fremmede ved at producere ekstra æg.

For al deres begrænsede hjernekapacitet, fiskene er ikke ligefrem dumme. Lins har bemærket, at de lærer, når det er tid til at spise, stiger for at blive fodret. Stadig, at opdage en ny pool af DNA ville være en bemærkelsesværdig slags opfattelse, for en fisk eller virkelig noget andet væsen.

"Hvordan de ved, hvor anderledes det andet individ er, vi ved det ikke, "sagde Lins." Der er mange ubekendte, og jeg synes, det er det sjove ved videnskab. Vi prøver alle at finde ud af, hvad der foregår med disse fisk. "