Anya csak egy van, apa egy sincs: szűznemzés cápáknál

Néhány évvel ezelőtt utódot hozott létre egy nőstény pörölycápa egy floridai állatkertben anélkül, hogy hímmel találkozott volna. A szenzációt keltő esettel kapcsolatban brit és amerikai kutatók végeztek genetikai vizsgálatokat, s ezek most kimutatták a szűznemzés tényét. A felfedezés kapcsán azonban aggályaiknak is hangot adnak: a nem kis részben kihalás által fenyegetett cápafajok számára nem lenne kedvező, ha körükben általánossá válna a szexuálisról aszexuális szaporodásra való áttérés.

A gerinces állatok körében ritka a szűznemzés, vagyis az a szaporodási mód, amelynek során az utód a megtermékenyítetlen petesejtből fejlődik ki. Ezzel együtt a fő gerinces csoportok legtöbbikében már találtak példát szűznemzésre, így a csontoshalaknál, a kétéltűeknél, a hüllőknél és a madaraknál is. Elméletileg tehát képesek rá. Nem így az emlősök: náluk ugyanis az embrió normális fejlődéséhez bizonyos apai eredetű génekre feltétlenül szükség van. Mindazonáltal mesterséges körülmények között emlősöknél is elképzelhető a szűznemzés: több sikertelen kísérlet után 2004-ben először adhattunk hírt az első olyan egérről, amely két anyától született.

Nem beszéltünk még a porcos halakról, amelyek közé a cápák is tartoznak. Korábban az összes megfigyelés azt mutatta, hogy ezek a halak kizárólag szexuálisan szaporodnak. Éppen ezért sokáig nem fordítottak figyelmet azokra az anekdotikus esetekre, amelyekben egy-egy hímektől elzártan élő nősténycápa utódot hozott a világra. Ezeket mindig úgy magyarázták, hogy a nőstények korábban párzottak, majd hosszú ideig tárolták a hímivarsejteket, amelyeket csak később engedtek össze a petesejtjeikkel. Ez az állatvilágban egyáltalán nem szokatlan, így e kézenfekvő magyarázattal megelégedve az okokat soha nem kutatták tovább.

Kizárható az apai hozzájárulás

Egy széles körben publikált eset azonban nem illett a fenti képbe. Mint arról annak idején beszámoltunk, a nebraskai Henry Doorly Állatkertben 2001. december 14-én világra jött egy nőstény pörölycápa (Sphyrna zygaena) - holott az akváriumban a megelőző három évben nem volt jelen fajhoz tartozó hím, csak három nőstény.

A belfasti Queen Egyetem Paolo Prodöhl vezette csoportja, a floridai Guy Harvey Kutatóintézet Oceanográfiai Központjának (Nova Southeastern Egyetem) Mahmood Shivji által irányított csoportja, és a Henry Doorly Állatkert Konzervációs és Kutatóközpontja elhatározta, hogy közös munkájuk során kiderítik, mi történt. Eleinte több hipotézis is felmerült.

Pörölycápa (Sphyrna zygaena)
Átlagos hossza 4 méter körüli, testtömege 400 kilogramm. Háta olajzöld színű, hasa világosabb. Teste hossztengelyére merőleges, T-alakú, "pörölyszerű" fejének két szélén található szemei 360 fokos panorámalátást biztosítanak számára. Általában partközeli vizekben él, s a tengerfenék környékén portyázik, puhatestűekre, halakra, rájákra és más kisebb cápákra vadászva. Olykor az emberre is rátámad, bár emberi áldozatairól csak elvétve hallani. Az ember viszont kíméletlenül irtja, mivel élőhelyei egybeesnek a halászat és egyes népszerű üdülőhelyek körzeteivel. A nagy pörölycápa az Atlanti-, a Csendes- és az Indiai-óceánok meleg vizeiben él, a kisebb közönséges pörölycápa világszerte előfordul.

Először: az anyacápa még a fogságba esés előtt párzott, majd tárolta a hímivarsejteket. A pörölycápánál azonban a tárolás maximális időtartama 5 hónap, a lehetséges anyajelöltek viszont ennek többszörösét töltötték el hím fajtársakkal való találkozás nélkül. Ráadásul annak idején, amikor az állatkertbe kerültek, még éretlenek voltak.

Másodszor: önmegtermékenyítés történt. Ezt szintén ki lehetett zárni: a nőstényeken még olyan kezdetleges külső hím nemi szervnek sem találták nyomát, amely tipikus a kétnemű állatoknál.

Harmadszor: a nőstény egy másik cápafaj hímjével párosodott. Ezt az alapos genetikai vizsgálatok egyértelműen cáfolták: kiderült, hogy az utód DNS-e kizárólag az egyik nőstényével - az anyacápáéval - egyezett meg, és semmilyen apai eredetű DNS nem volt jelen. A nőstény cápa tehát kétséget kizáróan szűznemzéssel szaporodott.

Duplán hátrányos

A szűznemzésnek több különböző fajtája ismert. A pörölycápa esetében a kutatók ún. meiotikus vagy automiktikus szűznemzést mutattak ki. Ez a folyamat a következőképpen zajlik.

Az anyai szervezetben, akárcsak ivaros szaporodás esetén, a petesejtek keletkezésekor számfelező sejtosztódás (meiózis) zajlik le, méghozzá két lépésben. Az első osztódásnál minden kromoszómapárból csak az egyik kerül át a leánysejtekbe, amelyek így már csak a szülő genetikai állományának a felét tartalmazzák (ezeket nevezik haploid sejteknek, szemben a teljes genetikai állományt tartalmazó diploidokkal): az egyik leánysejt az egyik, a másik a másik felét.

A második osztódás során - mint normális sejtosztódáskor - minden kromoszóma megduplázódik az osztódás előtt. Így végül négy haploid sejt keletkezik, s ezek közül kettő a szülő eredeti génállományának az egyik felét tartalmazza, a másik kettő a fennmaradó másik felét. (A folyamat egyes lépéseit lásd itt.)

E sejtek közül az egyik lesz a petesejt: ez a genetikai anyag mellett sejtplazmát és sejtfolyadékokat is tartalmaz. A másik három sejtben - amelyeket poláris testeknek hívnak - viszont alig találni mást, mint a genetikai anyagot. A poláris testek általában felszívódnak a nőstény szervezetében.

Automiktikus szűznemzésnél azonban az egyik poláris test - az, amelyik a második osztódás során a petesejttel együtt keletkezett - úgy viselkedik, mint egy hímivarsejt: belép a petesejtbe, így diploid sejt jön létre, amely éppúgy elkezd osztódni, mint egy megtermékenyített petesejt. Mivel a poláris test ugyanazt a genetikai anyagot tartalmazza, mint a petesejt, a létrejövő zigótának csak fele akkora lesz a genetikai változatossága, mint az anyáé volt.

Genetikai változatosság (vagy diverzitás) szempontjából tehát az automiktikus szűznemzés dupla hátrányt jelent: nemcsak az apai gének hiányoznak, hanem az anyától is csak a gének fele jut át. De miért ilyen fontos a genetikai változatosság? Azért, mert a környezet is változó; ha pedig egy fajon belül sokféle génállományú egyed fordul elő, akkor nagyobb valószínűséggel akadnak köztük olyanok is, amelyek átvészelik az életfeltételek akár szélsőséges változásait és életképes utódokat hoznak létre.

A kutatók szerint a pörölycápa esete messze nem egyedi; sőt lehetséges, hogy az összes cápafaj nőstényeinek általános képessége a szexuálisról aszexuális szaporodásra való átváltás. Vélhetően olyankor vetik ezt be, ha nincs sok esélyük hímekkel találkozni - például fogságban, de sajnos egyre gyakrabban természetes élőhelyeiken is, mivel itt a különféle emberi beavatkozásoknak köszönhetően egyre kisebb a cápák populációsűrűsége. E körülmény miatt a szűznemzés akár el is terjedhet a cápák körében, ami visszavetheti a cápafajok genetikai változatosságát, túlélőképességét és egészségét.

Paolo Prodöhl oceanográfus, a tanulmány egyik társszerzője hangsúlyozza: ezt az információt be kell építeni a fajmegőrző (konzervációs) erőfeszítésekbe, annak érdekében, hogy a sokszor túlzottan vadászott cápák genetikai változatossága ne csökkenhessen tovább.

A tanulmány a Royal Society Biology Letters című lapjában jelent meg 2007. május 23-án.

Jakabffy Éva