Бделлоідние коловертки: a - Philodina roseola. b - Macrotrachela quadricornifera. c - Habrotrocha constricta. d - Adineta vaga. Довжина масштабної лінійки 0,1 мм. Фото з сайту www.nature.com
Види тварин, які відмовилися від статевого розмноження, зазвичай швидко вимирають. З цього правила є одне загадкове виключення - бделлоідние коловертки, які вже багато десятків мільйонів років розмножуються тільки партеногенетически (без самців) і при цьому продовжують процвітати. Виявилося, що у бделлоідних коловерток є ще одна унікальна особливість - на відміну від усіх інших тварин, вони часто обмінюються генами з іншими організмами, в тому числі з бактеріями, грибами і рослинами. Мабуть, саме ця здатність і дозволяє коловраткам обходитися без самців.
Існує безліч теорій, що пояснюють, чому статеве розмноження отримало таке широке поширення в живій природі (див. Одну з них в статті В. П. Щербакова). Тварини досить легко втрачають статеве розмноження і переходять до партеногенезу, тобто до розвитку з незапліднених яєць. Таке не раз відбувалося і продовжує відбуватися в різних еволюційних лініях (лише у одних ссавців перехід до партеногенезу принципово неможливий, так як у них багато життєво важливі гени в яйцеклітині відключені, а їх здорові копії можуть бути отримані тільки зі сперматозоїдом - см. Геномної імпрінтінг) . Однак всі види (або невеликі групи видів) тварин, позбавлених статевого розмноження, є молодими, вони лише недавно походять від «нормальних» двостатеві предків. Це означає, що види, які відмовилися від статевого розмноження, мають тенденцію дуже швидко вимирати. Вони не встигають дівергіровать і дати початок, припустимо, цілого безстатевого сімейства або загону. «Дуже швидко» за еволюційними масштабами часу - це може означати десятки і сотні тисяч років, в крайньому випадку перші мільйони.
Кількість генів, запозичених бделлоідной Коловертки Adineta vaga у представників інших царств, в пріконцевих (A) і в центральних (B) ділянках хромосом. Noncoding - некодуючі ділянки ДНК; Foreign - гени, безсумнівно запозичені у представників інших царств; Indeterminate - гени, чиє «чужорідне» походження знаходиться під питанням; Metazoan - гени, явно мають тваринне походження, тобто або «свої», або запозичені у інших бделлоідних коловерток або інших тварин; Hypothetical - гіпотетичні гени; Transposons, LTR retrotransposons, Retroelements - мобільні генетичні елементи. Мал. з обговорюваної статті в Science
У бделлоідних коловерток бар'єри, які стоять на шляху проникнення чужої ДНК в яйцеклітини, очевидно, сильно ослаблені. Це може бути пов'язано з незвичайним способом життя цих мікроскопічних тварин. Вони живуть в дрібних калюжах і відмінно переносять висихання на будь-якій стадії життєвого циклу. Потім їх, як пил, може перенести вітром в іншу калюжу. Однак при висиханні мембрани клітин можуть пошкоджуватися, що полегшує проникнення чужорідної ДНК. При висиханні також утворюються розриви в хромосомах, які клітинам доводиться зашивати, коли коловратка знову розмокне. В ході ремонту (репарації) розірваних хромосом є велика ймовірність випадкового включення в хромосому чужорідного фрагмента. За не цілком ясним причин в кінцевих ділянках хромосом виявляється набагато більше «запозичених» генів, ніж у центральних частинах. В кінцевих ділянках хромосом у коловерток також спостерігається різко підвищена концентрація мобільних генетичних елементів - транспозони і ретротранспозонов. Можливо, вони грають якусь роль в процесах генетичного запозичення.
Цікаво, що деякі запозичені бактеріальні гени зберегли структуру, характерну для прокариотических генів (наприклад, в них немає інтронів), а інші - ймовірно, ті, які були запозичені раніше, - вже встигли обзавестися характерними еукариотическими рисами (в тому числі интронами). Вчені показали, що принаймні деякі з запозичених генів реально працюють в клітинах коловерток і кодують функціональні білки. Більшість генів, запозичених коловертками у бактерій, грибів і рослин, кодують ферменти, які входять до складу складних біохімічних шляхів і каскадів, а виконують якусь самостійну біохімічну функцію. Це і зрозуміло, адже саме такі гени можуть виявитися корисними, якщо їх запозичувати поодинці. Втім, є вказівки і на те, що іноді гени запозичувалися відразу по два. Такі гени розташовані в безпосередній близькості один від одного і в геномі бактерій-донорів, і в хромосомі коловертки-реципієнта.
Якщо ж бделлоідние коловертки хоча б іноді змінюються генами один з одним, то виходить, що вони насправді не відмовилися від ідеї межорганізменной генетичної рекомбінації - перемішування генів різних батьків в геномі потомства. Вони просто повернулися від просунутого варіанту такої рекомбінації (статевого процесу) до більш примітивним варіантом - горизонтальному обміну, який був властивий їх далеким одноклітинним предкам.