Партеногенез возникал у азиатского длиннорогого клеща многократно

Способность к партеногенезу — размножению без оплодотворения яйцеклетки — возникала у азиатского длиннорогого клеща Haemaphysalis longicornis многократно и независимо в разных популяциях. К такому выводу пришли ученые из Японии, Австралии и США, проанализировав геномы 56 особей вида. Результаты исследования опубликованы 4 августа в журнале PNAS Nexus.

Азиатский длиннорогий клещ — один из главных переносчиков опасных инфекций в Азии. Он передает вирус тяжело переносимой лихорадки, а его укусы связывают с развитием аллергии на красное мясо. Природный ареал вида охватывал Японию, обе Кореи, Китай и Россию. Однако из-за случайного завоза человеком клещ обосновался в Австралии, Новой Зеландии, Новой Каледонии и на Фиджи. В 2017 году его впервые обнаружили в США, где он с тех пор распространился на 18 штатов из 50.

Успех такого расселения специалисты объясняли способностью части линий вида размножаться без самцов. Одна-единственная самка, попав на новую территорию, может быстро дать многочисленное потомство. Такая стратегия дает клещам серьезное преимущество при колонизации новых земель. За пределами исходного ареала до сих пор находили только партеногенетические популяции, тогда как обычные, размножающиеся двуполым способом, оставались в Восточной Азии. Ранее считалось, что бесполое размножение возникло у вида один раз и породило отдельную эволюционную ветвь. Новая работа поставила это представление под сомнение.

Чтобы проверить гипотезу, авторы собрали клещей в 24 точках в 13 японских префектурах, а также на Фиджи, в Новой Каледонии и в австралийском Новом Южном Уэльсе. Таким образом, выборка охватила как исходный ареал вида, так и территории недавнего расселения. К собранным образцам добавили особей из пяти лабораторных линий — двух с двуполым размножением и трех партеногенетических. Построенное на основе митохондриальной ДНК эволюционное древо распалось на две четкие ветви: все лабораторные двуполые особи попали в первую, а все партеногенетические и все океанийские — во вторую.

Однако стройную картину нарушили пойманные в природе самцы, оказавшиеся в обеих ветвях сразу. Обнаружение самцов в «партеногенетической» ветви стало для ученых неожиданностью. Три самца в этой ветви — это много, ведь по прежним подсчетам в таких японских популяциях на 1500 самок приходится один самец, а в австралийских — на 400. Анализ ядерных маркеров подтвердил, что две митохондриальные ветви не разделяются полностью. Между ними идет обмен генами, причем в сторону второй ветви примерно вдвое чаще, чем обратно.

Наиболее правдоподобным объяснением исследователи считают сценарий, при котором вторая ветвь включает популяции, способные размножаться и половым путем, и партеногенезом. Иными словами, способность обходиться без самцов не закреплялась один раз в единой линии, а возникала в разных популяциях снова и снова. Генетические границы между двумя группами оказались размытыми.

Географической закономерности в распределении ветвей внутри Японии ученые не нашли. Местные популяции сильно перемешаны, чему могли способствовать перенос личинок и нимф перелетными птицами, а также торговля скотом. Из-за этого установить, откуда именно в XIX веке клещей завезли в Океанию, скорее всего, уже не удастся.

При этом популяции Фиджи и Новой Каледонии образуют отдельный генетический кластер. Американские клещи по своим маркерам ближе к японским, чем к океанийским, что указывает: в США вид, вероятно, попал напрямую из родного ареала. В целом результаты показывают, что эволюционная история азиатского длиннорогого клеща сложнее, чем предполагалось. Партеногенез у этого вида не был однократным событием, а возникал в разных популяциях независимо, что помогает объяснить, почему даже единичные завозы способны приводить к появлению устойчивых популяций на новых континентах.