Заботливые отцы мармозеток вырастили более здоровое потомство
Забота родителей необходима для здоровья и выживания обезьянок-мармозеток на начальных этапах жизни. В частности, важно участие отца: у отзывчивых отцов больше детей выживают в течение первого месяца жизни, и впоследствие быстрее набирают вес. Это установили ученые из национального центра изучения приматов Висконсина. Работа опубликована в журнале PLOS One.
У игрунков обыкновенных (Callithrix jacchus), которых также называют мармозетками, принято совместно заботиться о потомстве. В этом участвуют матери и отцы, а в какой-то момент более взрослые дети тоже начинают помогать родителям в уходе за младшими членами семьи. В течение первых недель матери и отцы участвуют на равных, а когда в возрасте от пяти до 10 недель детенышей отнимают от груди, оба родителя начинают приносить им твердую пищу, но часто именно отцы оказываются главными ответственными за кормление. Однако индивидуальное участие самцов в воспитании варьируется от особи к особи. Предыдущие исследования установили, что опыт отцовства влияет на отзывчивость самцов в ответ на детский плач, но даже среди тех, у которых хотя бы раз рождались отпрыски, на плач отвечают около 60 процентов самцов. Подобные тесты проводили и с людьми, и обнаружили связь между уровнем тестостерона мужчины в ответ на детский плач и наличием у него отцовского опыта.
Ученые из Университета Висконсина решили узнать, насколько участие отца важно для обеспечения потомству здоровья. Они предположили, что у отзывчивых отцов выживает больше детей, и что после того, как детей отрывают от груди, дети заботливых отцов быстрее наберут вес.
Отзывчивость 24 самцов с опытом отцовства устанавили с помощью теста с детским плачем: в клетке с самцом спрятали запись нейтральных вокализаций мармозеток, и запись вызванных стрессом вокализаций молодых особей (в возрасте одной-двух недель). Запись длилась 10 минут, и если самцы отзывались на запись с детским плачем в течение этого времени, то их классифицировали как отзывчивых (их оказалось 15), а если они не отправлялись на поиски источника криков, то их относили к неотзывчивым (таких было девять). Сразу после теста у приматов взяли анализы крови, и у четырех особей из каждой группы удалось измерить уровень тестостерона. Для анализа было важно изменение уровня тестостерона в ответ на детский крик по сравнению с ответом на нейтральные вокализации.
Всех отпрысков самцов-участников периодически взвешивали, начиная со второй по 30 неделю жизни, а смертность определяли на основании того, выжил ли потомок на протяжении первого месяца. Помимо этого, поскольку приматы жили в семейных клетках, экспериментаторы решили проверить, влияет ли количество взрослых братьев и сестер на изучаемые показатели, а кроме того, количество детей у каждого отца могло оказаться значимым, поскольку увеличивает отцовский опыт.
Значимые отличия обнаружились в анализах крови. Отзывчивые отцы отвечали увеличением тестостерона на крик младенца, вызванный стрессом, по сравнению с контрольным стимулом (p = 0.03): во время контрольных вокализаций уровень тестостерона был низким, но резко поднимался, когда раздавался детский плач. Причем возраст детей, которые на тот момент были у самца, не играл роли (а он варьировался от 2 недель до 5 месяцев). В уровне тестостерона у неотзывчивых отцов разницы не было.
Опыт отцовства и наличие взрослых отпрысков у семей с отзывчивыми и неотзывчивыми отцами оказался незначимым. Анализ 390 отпрысков показал, что в семьях отзывчивых отцов выживаемость была значительно выше (p = 0.006): 67 процентов против 53. Вес отпрысков на второй неделе жизни не отличался в обеих группах (p = 0.67), но разница увеличивалась со временем, и к 26 и 30 неделе достигала значимости (p < 0.05). Также ученые подсчитали, что у каждого отзывчивого самца родилось от двух до 13 потомков (в среднем, 6.54), а у неотзывчивых родилось от десяти до 34 (в среднем, 13.89 отпрыска), причем среди детенышей, которые родились в тройне, у отзывчивых отцов выжило 83 процента, и лишь 27 процентов выжило у неотзывчивых.
Стоит отметить, что нормальный уровень смертности для колонии составляет около 50 процентов с учетом мертворожденных отпрысков, и около 35 без их учета. В одном помете может родиться от одной особи до четырех, причем чем больше особей в помете, тем выше ожидается смертность. Неизвестно, с чем связана разница в плодовитости, обнаруженная у отзывчивых и неотзывчивых отцов, но разница в смертности в тройнях, возможно, связана с тем, что самки без помощи отца не смогли самостоятельно обеспечить все условия для выживания потомства.
О том, как родители учат мармозеток говорить, мы писали ранее. Участие отца в воспитании связывают с моногамностью, заботливых отцов можно встретить у шимпанзе, а расследование о том, бывают ли обезьяны моногамными можно почитать в материалах нашего блога.
Анна Зинина
Ученые впервые вызвали партеногенез геномным редактированием
Генетики из американских и британских университетов обнаружили, какие гены отвечают за факультативный партеногенез у дрозофил. Они внесли точечные изменения в мушиные гены, влияющие на текучесть мембран (Desat2), образование центриолей (Polo) и скорость пролиферации (Myc). Мухи-самки из созданной генетической линии успешно вступали в половое размножение, но были при этом способны к партеногенезу как минимум на протяжении двух поколений. Исследование опубликовано в журнале Current Biology. Партеногенез — развитие живых организмов из неоплодотворенной яйцеклетки — широко распространен среди животных. На филогенетическом древе чисто партеногенетические виды нередко соседствуют с практикующими «обычное» половое размножение. Иногда и вовсе удается описать спорадические случаи появления партеногенеза у отдельных представителей непартеногенетических видов. Следовательно, генетическая подоплека партеногенеза может возникать быстро по эволюционным меркам и должна быть в этом случае относительно несложной. Но конкретные молекулярные механизмы партеногенеза часто остаются нерасшифрованными. У мух, неспособных к партеногенезу, яйцо приостанавливается на стадии метафазы I мейоза, а дальнейшее развитие (завершение деления, отделение полярных телец и дальнейшие митотические деления) продолжается лишь после оплодотворения. Но встречаются и факультативно партеногенетические линии, в которых партеногенетические потомки составляют от десятых долей до десяти процентов популяции. Доктор Алексис Сперлинг (Alexis L. Sperling) из Кембриджского Университета с коллегами из американских университетов Мемфиса и Калифорнийского технологического исследовала механизм возникновения факультативного партеногенеза у мух вида Drosophila mercatorum. Генетики отобрали и секвенировали геномы и транскриптомы факультативно и облигатно партеногенетических штаммов D. mercatorum и сопоставили их между собой. При партеногенезе была изменена экспрессия 44 генов, связанных в основном с формированием центриолей и регуляцией клеточного цикла. Несмотря на то, что предки D. mercatorum и более изученной D. melanogaster разошлись более 40 миллионов лет назад, данные сравнительной геномики позволяют воссоздавать на более известном модельном объекте изменения, обнаруженные в геноме менее известного. Ученые воссоздали у D. melanogaster выявленные изменения активности генов, прибегая к CRISPR-редактированию генома, дупликациям генов, введению в геном генов антисмысловых РНК или энхансерных последовательностей. Самый высокий уровень партеногенеза был зарегистрирован в группах трансгенных D. melanogaster, у которых была повышена активность генов Polo (регулятор образования центриолей) или Myc (регулятор клеточного цикла), либо понижена активность генов Slmb (убиквитиновая лигаза, способствующая деградации Myc) и Desat2 (фермент, синтезирующий ненасыщенные жирные кислоты и регулирующий текучесть мембран). У каждого третьего облигатно партеногенетического яйца D. mercatorum полярные тельца или женские пронуклеусы вступали в митотические деления, давая начало эмбрионам (такая же картина наблюдалась в каждом восьмом случае факультативно партеногенетических линий). Количество полярных телец, способных спонтанно вступать в митоз (и тем самым формировать эмбрион) повышалось при повышении активности генов Myc и Polo. При этом многие мухи из партеногенетических линий после целлюляризации становятся недиплоидными (чаще всего, триплоидными) из-за нарушения образования веретена деления. Ученые получили 21 тысячу мух-самок D. melanogaster, гомозиготных по мутантным аллелям генов Polo, Myc и Desat2, и содержали их в отсутствии самцов. В общей сложности самки дали 143 взрослых потомка (в среднем 0,7 потомка на 100 мух), а у тех, в свою очередь, появилось два партеногенетических взрослых потомка второго поколения (1,4 процента от численности предыдущего поколения). Таким образом, линия животных, способных к партеногенезу на протяжении нескольких поколений, была впервые получена при помощи геномного редактирования. На основании полученных данных авторы предполагают следующий механизм факультативного партеногенеза. Повышение текучести мембран (цитоплазматической и мембраны эндоплазматического ретикулума) влияет на формирование центра организации микротрубочек и, следовательно, веретена деления. Его образование упрощает вступление в митоз. Такие изменения могли стать эволюционно выгодным приобретением при расселении мух в более холодные регионы (повышение текучести мембран, связанное со снижением активности десатураз, улучшает выживаемость мух при низких температурах). Впрочем, детали возникновения партеногенетических линий мух пока не до конца изучены — судя по диспропорции между небольшими изменениями в геноме и выраженным транскриптомным изменениями, часть изменений у партеногенетических D. mercatorum может носить эпигенетический характер (важность эпигенома для партеногенеза ранее была показана в эксперименте на мышах). О медийной шумихе вокруг возможности партеногенеза у человека и о генетических предпосылках к нему читайте в нашем материале «Половинка себя».