Биологи провели искусственное оплодотворение белопятнистых кошачьих акул и выяснили, что сперма, хранившаяся в холоде, может быть столь же эффективна, как и свежесобранная. Генетический анализ для определения отцовства родившихся в ходе эксперимента детенышей также обнаружил, что в двух случаях самки предпочли вообще не использовать сперму, а размножились путем партеногенеза. Работа опубликована в журнале Scientific Reports.
Белопятнистая кошачья акула Chiloscyllium plagiosum относится к роду азиатских кошачьих акул, обитает в Тихом и Индийском океанах. Кошачьи акулы популярны в аквариумах по всему миру из-за своих небольших размеров, долголетия и непривередливости в уходе. Из-за разрушения среды обитания и неконтролируемого рыболовства численность вида сокращается. Международный союз охраны природы присвоил ему статус близкого к уязвимому положению (Near Threatened, NT).
Контроль над воспроизводством и поддержанием генетического разнообразия этого вида достаточно сложный из-за способности самок не только хранить сперму в нидаментальной железе в течение нескольких месяцев после спаривания, но и вовсе размножаться партеногенетически, без участия самца. Искусственное оплодотворение белопятнистых кошачьих акул используется как инструмент для поддержания здоровых воспроизводящихся популяций в аквариумах, в то время как перемещение особей из одного аквариума в другой обходится дорого и сопровождается стрессом для животного. Сперма для осеменения изначально собиралась посмертно, после эвтаназии самца (1, 2, 3), но в последнее время разработаны протоколы несмертельного отбора образцов.
Дженнифер Уиффелс (Jennifer Wyffels) из Дэлаверского университета и ее коллеги осеменили 20 самок белопятнистой кошачьей акулы. Перед оплодотворением самок отделили от самцов, чтобы убедиться, что они не сохранили сперматозоидов от предыдущих спариваний. Ученые собрали и проанализировали 82 образца спермы от 19 акул. Часть полученной спермы была использована свежей, остальное — после хранения в холодильнике 24 и 48 часов. Для определения отцовства молодым акулам, появившимся в результате исследования, был проведен генетический анализ.
Чтобы определить общую частоту партеногенеза, 1053 яйца, собранные в течение 105 дней в среде обитания с 48 самками, были инкубированы и отслежены на предмет развития эмбрионов. Из 28 оплодотворенных яиц вылупилось пять акул. Ученые генотипировали детенышей и девять из 23 эмбрионов (у 14 не удалось собрать образцы ДНК), все вылупившиеся акулы и семь из девяти эмбрионов были партенотами, что составляет 1,1 процент отложенных яиц. Если бы оставшиеся эмбрионы, которые не удалось генотипировать (n = 14), были бы партенотами, максимальная частота партеногенеза в этой популяции составила бы 2,5 процента. Минимальное количество самок, ответственных за партеноты, составляло четыре, что составляет 8,3 процента от 48 самок, однако некоторые самки в популяции, возможно, не откладывали яйца.
В результате эксперимента с искусственным оплодотворением появилось 97 детенышей акул. Ученые обнаружили, что свежесобранная сперма эффективна при оплодотворении яйцеклеток в 27,6 процентах случаев; сперма, которая хранилась в холодильнике в течение 24 или 48 часов, имела 28,1 процента и 7,1 процента успешных результатов соответственно. На основе этих результатов ученые надеются помочь аквариумам расширять свои программы разведения. В ходе генетического анализа также выявилось два случая партеногенеза, когда самки по неизвестной причине размножились самостоятельно, не использовав введенную сперму. Уиффелс отмечает, что случай неожиданный, до этого предполагалось, что самки акулы размножаются партеногенетически только в отсутствие самцов. То, что партеноты могут встречаться в одной кладке с детенышами, произведенными половым путем, поднимает важные вопросы для дальнейших исследований партеногенеза у акул.
Многие виды помимо акул обладают в природе способностью к партеногенезу. Например, энтомологи обнаружили однополые популяции термитов, которые могут размножаться без самцов, а пресноводный мраморный рак с помощью партеногенеза смог распространиться по всему миру.
Рузана Анчек