Forskere i nærheten av mysteriet om hvorfor kjønn utviklet seg

Forskere i nærheten av mysteriet om hvorfor kjønn utviklet seg

Årsaken til at organismer med hensyn til evolusjon har sex kan virke ganske åpenbare - de gjør det for å reprodusere. Klart, naturlig utvalg må favorisere personer som kan reproducere over de som ikke kan. Men dette mangler poenget. For mange arter er det et alternativ: aseksuell reproduksjon.

Så hvorfor har sex utviklet seg i så mange arter? Overraskende er det ikke et enkelt klart svar på dette spørsmålet. Faktisk, til nå har forskere utviklet seg mer enn 20 forskjellige hypoteser. I det siste har en rekke forsøk begynt å teste disse teoriene, og tar oss nærmere for å finne en løsning.

I aseksuelle arter reproduserer en kvinne uten det genetiske bidraget til en mann og gjør døtre effektivt identiske med seg selv. Enhver som har hatt rosene deres, ble sluppet av plantelus (alias: greenflies eller bladlus) vil vite hvor vellykket en strategi dette kan være.

Nøkkelen til det intellektuelle problemet er at menn ofte ikke investerer i avkom. Mens seksuelle mødre trenger å produsere både sønner og døtre, kan en aseksuell kvinne gjøre døtre alene. Hvis kvinner er det investerende kjønn (de lager egg, fôr de unge osv.), Gjør dette det langt enklere å raskt vokse befolkningen: en aseksuell kvinne kan bli to, to kan bli fire, fire kan bli åtte etc. Dette har blitt bekreftet av eksperimenter sammenligne effektivt aseksuelle biller med seksuelle biller i laboratoriet.

Bortsett fra pattedyr (inkludert mennesker) og fugler, er det aseksuelle arter i omtrent alle taksonomiske grupper, inkludert noen fisk, reptiler, planter og insekter - men de er uvanlige. Så til tross for fordelene med aseksuell reproduksjon, forteller dette oss at på lengre tid vinner sex.

Dårlige mutasjoner versus tilpasning

Evolusjonær forskning på problemet har i stor grad vært sentrert på to brede klasser av hypoteser. De er begge basert på det faktum at sex genererer variasjon ved å blande opp foreldrenes genetiske sminke. Du og jeg er ikke identiske kopier av foreldrene våre, mens døtre til en aseksuell bladlus er.

Denne variasjonen manifesteres på genetisk nivå: sex genererer noen organismer innenfor arten med mange skadelige mutasjoner og noen med relativt få. Tilhengere av den såkalte mutasjonell deterministisk teori hevder at hvis organismer med mange mutasjoner har uforholdsmessig lave overlevelseschanser, har mange dårlige mutasjoner en tendens til å dø ut med sine verter, og genererer et stort antall organismer som er fri for slike mutasjoner. På aseksuelle arter, på grunn av denne mangelen på variasjon, er ingen enkeltpersoner spesielt belastet av mutasjoner. Som en konsekvens fjerner ingen mutasjonsdød det mange skadelige mutasjoner.


Få det siste fra InnerSelf


Denne teorien blir stadig større spørsmål, da det blir klart at mange seksuelle arter, inkludert insekter og planter, produserer egentlig ikke så mange skadelige mutasjoner som teorien krever.

En annen sterk contender-hypotese sier at sex muliggjør en slægt til tilpasse seg endrede forhold. Eksperimenter bekrefter at medlemmer av en seksuell slægt tilpasser seg raskere enn aseksuelle medlemmer av samme art når forholdene endres. Faktisk beetle eksperiment nevnt ovenfor har vist at hvis en seksuell befolkning tillates fritt å utvikle seg under endrede forhold, kan det helt og fullt forstyrre den aseksuelle befolkningen.

Det kan være mange grunner til at sex letter tilpasning. For eksempel tenk to personer i en aseksuell befolkning som begge har en god, men forskjellig mutasjon. Fordi deres DNA ikke kan blande, kommer deres etterkommere til å konkurrere med hverandre (dette kalles klonal interferens) - du vil aldri få fordelene ved begge mutasjoner i ett individ. I en seksuell populasjon kan begge de gode mutasjonene imidlertid finne seg inn i ett individ. På den måten får vi begge fordelene, noe som gjør tilpasningen mye enklere. En molekylærstudie publisert på 24 februar har bekreftet at sex faktisk reduserer klonale forstyrrelser.

Dronningsteorien: parasitter?

Så økende tilpasningshastigheten ser ut til å være en ganske god forklaring. Men hva skjer etter at en miljøendring har skjedd og forholdene har stabilisert seg? Skal vi ikke forvente at aseksuellene igjen utkonkurrerer sexuellene? Av denne grunn blir mange forskere i stigende grad tiltrukket av ideen om at variasjonen som er opprettet av kjønn, også lar arter tilpasse seg i det uendelige evolusjonære våpenløpet med sine parasitter.

Denne typen evolusjonerende spill av katt og mus er kjent som Red Queen Evolution, fra tegnet i Alice in Wonderland, som insisterte på at man må løpe for å bli på samme sted. Faktisk er gener knyttet til immunitet noen av de raskeste utviklingen vi har. Det er også siste bevis den typen kan øke mengden av genetisk blanding de gjør når de føler at de er infisert med en parasitt. Dette betyr at deres avkom vil bli enda mer forskjellig fra hverandre og deres foreldre.

Vi vet også ulempene med mangel på variasjon i aseksuelle avlinger. For eksempel førte angrep av parasitter til Irsk potet hungersnød i 1845-49. For tiden er bananer under trussel fra angrep av en rekke svampeparasitter. Dette handler om at over 95% av eksportbehandlingen i bananer er av bare en aseksuell belastning (Cavendish).

Så har organismer kjønn for å sikre at deres etterkommere ikke blir utslettet av sykdom - eller for å gjøre dem relativt fri for skadelige mutasjoner? Disse hypotesene trenger ikke å være gjensidig utelukkende. Forskere i feltet er stadig mer interessert i en slags hybridmodell.

For tiden beveger vi seg mot studier av evolusjon av sex på molekylivå - slik at vi kan kartlegge de eksakte mutasjonene som går tapt eller oppnådd under tilpasning. Studier av skjebnen til mutasjoner som følge av samutviklingen av verter og parasitter ligger også rett rundt hjørnet. Et stort problem gjenstår imidlertid: å forstå hvorfor flere arter ikke har det beste fra begge verdener (som faktisk bladlus gjør), og har både seksuelle og aseksuelle reproduktive faser.

Om forfatteren

skyndte laurensLaurence D. Hurst, professor i evolusjonær genetikk ved Milner Center for Evolution, University of Bath. Hans forskning handler om utvikling av gener, genomer og genetiske systemer. Han er spesielt interessert i å forstå skjebnen til tilsynelatende uskyldige mutasjoner. Nåværende arbeid tar sikte på å oversette evolusjonær forståelse av gen- og genomutvikling til forbedret diagnostikk og helsetjenester.

Denne artikkelen opprinnelig oppstod på The Conversation

Relatert bok:

{amazonWS: searchindex = Bøker; søkeord = evolusjon av sex; maxresults = 3}

enafarzh-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

følg InnerSelf på

facebook-ikonettwitter-iconrss-ikonet

Få den siste via e-post

{Emailcloak = off}