Левые и правые улитки

Ученые из Ноттингемского университета и Университета Тохоку в японском городе Синдай обнаружили, что наземные улитки, раковины которых закручены в разные стороны, все-таки могут спариваться друг с другом. Ранее разница в строении казалась ученым непреодолимым препятствием для спаривания, поэтому улиток, отличающихся этим признаком и идентичных во всем остальном, относили к разным видам.

Спиральная раковина брюхоногих моллюсков может быть закручена по часовой стрелке (вправо) или против (влево). Обычно направление спирали едино для вида. Ведь у особей с противоположным направлением раковины все прочие органы тела тоже расположены в зеркальном отображении. Это препятствует спариванию улиток, так как половые органы у особей с разным направлением спирали оказываются по разные стороны тела. Например, все виноградные улитки (Helix pomatia) – «правосторонние». В результате редких мутаций среди них появляются особи, раковина которых закручена в обратную сторону, но потомства в природе оставить они не могут.

Спаривающиеся Helix pomatia. Фото: Silke Baron/Flickr

Случаи, когда расположение органов тела зеркально отличается от обычного бывают и у людей. В медицине они носят латинское название situs inversus и встречаются примерно у одного человека из десяти тысяч. Сердце и желудок у этих людей находятся с правой стороны от продольной оси тела, а печень – с левой. Правое легкое у них состоит из двух долей, а левое из трех (обычно все обстоит наоборот). Кишечник, кровеносные сосуды, нервы – все прочие органы – тоже ориентированы зеркально. Среди таких людей знаменитый певец Энрике Иглесиас и канадско-американская актриса Кэтрин О'Хара. Популярный в 1970-е годы певец Донни Осмонд чуть было не погиб из-за зеркального расположения органов. У него был аппендицит, но врачи, не подозревавшие о необычном строении его организма, долго не могли поставить верный диагноз.

Значительная часть людей с зеркальным расположением органов не испытывает проблем со здоровьем. Например, баскетболисту Рэнди Фою такая особенность не помешала сделать карьеру в NBA. Могут такие люди (в отличие от улиток) и оставлять потомство в браках с обычными людьми. В некоторых случаях транспозиция органов сопровождается пороками сердца из-за отличия в расположении кровеносных сосудов. Примерно в 25 % случаев зеркальное расположение органов человека связано с генетическим синдромом первичной цилиарной дискинезии. У клеток в их организме не движутся реснички. В таком случае situs inversus сопровождается хроническим синуситом и болезнями бронхов (из-за неподвижности ресничек нарушено очищение легких от слизи), а также мужским бесплодием (хвостики сперматозоидов тоже неподвижны).

Но вернемся к улиткам. Недавно стала широко известна история виноградной улитки по имени Джереми. Ее нашел в Южном Лондоне возле компостной кучи пенсионер, который ранее работал в Музее естественной истории, поэтому он обратил внимание на необычный вид улитки. У Джереми была та самая мутация, которая встречается среди виноградных улиток один раз на миллион: его раковина была закручена влево. В результате Джереми поселился в лаборатории Энгуса Дэвисона (Angus Davison) в Ноттингемском университете. Ученые выясняли, с какими именно изменениями в геноме связана форма его раковины. А также не оставляли надежду найти для Джереми пару.

Они смогли это сделать, организовав флешмоб в «Твиттере» с хештегом #snaillove. Тысячи людей публиковали твиты с просьбой найти «улитку-левшу». И такие улитки нашлись, даже шесть штук. Двух из них доставили в Ноттингем в качестве кандидатов на спаривание с Джереми. Улитка по имени Лефти жила у любителя животных из Ипсвича, а улитка Томеу прибыла с острова Майорка. Улиток поселили вместе, но сначала Лефти и Томеу отдали предпочтение друг другу и в мае этого года произвели на свет более сотни потомков. Затем они сделали еще две кладки. При этом два раза в качестве матери выступала Томеу, а один раз – Лефти (улитки гермафродиты и при спаривании могут играть роль как самца, так и самки). Джереми оставался не у дел. Лишь недавно Томеу отложил(а) 56 яиц, отцом которых был Джереми. Всего через несколько дней после этого, 11 октября 2017 года, Джереми умер, так как его возраст по меркам виноградных улиток был уже старческим.

Интересно, что дети Джереми, Лефти и Томеу оказались вполне обычными виноградными улитками с раковиной, закрученной вправо. Энгус Дэвисон объяснял это так: «То, что у малышей развивались раковины, закрученные вправо, вызвано, возможно, тем, что у матери имеются как доминантные, так и рецессивные версии генов, определяющих направление раковины. Асимметрия тела у улиток наследуется аналогично цвету скорлупы птичьих яиц – только гены матери определяют направление закручивания раковины или цвет птичьего яйца. Скорее всего, мы увидим, что потомство с левонаправленной раковиной появится в следующем поколении или даже позже».

Энгус Дэвисон занялся выяснением генетических основ асимметрии тела у брюхоногих моллюсков задолго до знакомства с Джереми. В 2016 году была опубликована его статья в журнале Current Biology, где он совместно с коллегами из Великобритании, Германии, Бельгии, США и Японии указал один из генов, определяющих левую или правую закрученность раковины обыкновенного прудовика (Lymnaea stagnalis). Оказалось, что у лягушек этот ген также отвечает за асимметрию внутренних органов.

Нынешнее исследование тоже было проведено под руководством Дэвисона. На этот раз внимание ученых привлекли сухопутные улитки из рода Euhadra, распространенного в Японии и Корее. Считается, что в этом роде 22 вида, из которых у 17 раковины закручены вправо, а у пяти – влево. Причем некоторые из них в остальном очень близки друг другу, например, Euhadra aomoriensis (правозакрученный вид) и Euhadra quaesita (левозакрученный вид). Все исследователи полагали, что различие в положении половых органов обеспечивает этим моллюскам надежную репродуктивную изоляцию.

Euhadra quaesita. Фото: Angus Davison, Satoshi Chiba

Однако теперь Дэвисон и его коллеги обнаружили, что порою улитки перекручивают свое тело так, что половые органы при спаривании двух “разнонаправленных” улиток оказываются в нужном положении и оплодотворение успешно происходит. Общность этих двух видов подтвердилась и при исследовании геномов обоих видов.

Ученым удалось зафиксировать пять случаев такого спаривания, причем четыре между Euhadra aomoriensis (правозакрученный вид) и Euhadra quaesita, а одном – даже между более далекими Euhadra quaesita и Euhadra senckenbergiana. «Мы были удивлены, обнаружив, что по-разному закрученные особи улиток Euhadra иногда спариваются, вопреки всем ожиданиям, и что доказательства этого есть в их ДНК. Ранее предполагалось, что спаривание в позиции “лицом к лицу”, обычной для этих улиток, в в случае разной закрученности невозможно. Мы же показали, что спаривание и, соответственно, обмен генами, хотя, безусловно, является редким событием, но все-таки происходит достаточно часто, чтобы эти две разновидности можно было признать одним видом. Оказывается, проблема спаривания в основном поведенческая, требующая скручивания гениталий, а не физическая несовместимость», – говорит Энгус Дэвисон.

Выводы, сделанные исследователями, важны и для классификации других брюхоногих, так как виды, различающиеся по направлению закручивания раковины, есть не только в роде Euhadra, но и в других родах.

Исследование опубликовано в журнале Evolution Letters.