Секс — это не только близость, но и даль

Но вот каким образом половое размножение закрепилось в мире многоклеточных? Как же начался этот генетический балаган?

Всё началось с того, что вся наша большая братва: животные, растения, грибы и прочие организмы произошли от одной банды, от одной популяции предков. И это были не просто кучки протоклеточных недотёп, которые пердели в РНК-супе, а вполне уверенные в себе, продвинутые одноклеточные эукариоты.

Да, настолько уверенные, что однажды взяли и изобрели половой способ размножения. Ну, вы поняли - "ты да я, да мы с тобой". И эта фишка, как вирус, начала распространяться по всему эукариотическому миру.

Хотя, погодите... Без вирусов тут тоже не обошлось. Представьте себе, ретровирус, как назойливый папарацци, выхватывающий кусочек ДНК из одной клетки и вставляющий его в другую.

Представили?

Так вот, такой тип горизонтального переноса генов, называется "трансдукция". Но об этом несколько позже.

Ведь суть в том, что эукариоты научились плодиться куда интереснее, чем простым почкованием. Появились новые возможности для увеличения естественного биоразнообразия.

Хотя, нашлись и отщепенцы. Коловратки и всякие там нитакусиковые твари, решили, что им этот половой геморрой не нужен. И придумали свой способ – партеногенез. Это когда женские половые клетки созревают до полного набора хромосом без всякого оплодотворения. Как говорится, "сама себе мужик".

Британские учёные, правда, называют этот способ бесполым. Но пусть идут лесом! Партеногенез хоть и похож на бесполое размножение, но, во-первых, происходит из половых клеток, а во-вторых, полученная особь сохраняет свой пол, а не является бесполой субстанцией.

К, слову, нас в школе учили, что бесполое размножение – это типа примитив. Но это взгляд в прошлое, а не в будущее. Эволюция размножения – тёмный лес, в котором всё одинаково сложно.

Вот вам пример: у вирусов, бактерий и архей тоже есть свои приколы с передачей генетической информации. Все они завязаны на разных типах горизонтального переноса генов.

Взять хотя бы бактериальную конъюгацию. Это когда разные популяции бактерий обмениваются генетическим материалом через прямой контакт, либо через специальный мостик - пилюс. Или трансформация, когда клетка захватывает ДНК из окружающей среды. Или та же трансдукция, когда вирус переносит гены от одного организма в другой.

При этом в процессе трандукции у вируса может происходить изменчивость, так как он способен терять и одновременно приобретать новые гены за счёт клеточных механизмов хозяина.

В итоге и получается, что бесполое размножение, при котором, в частных случаях, генетический материал может кочевать горизонтально от одной популяции к целым ордам других, — это не просто не менее круто, чем половое размножение с его ограниченной вертикальной передачей генов от родителей к потомству, но ещё и является эволюционным закреплением и успехом самого полового процесса!

Однако, возникает резонный вопрос: если горизонтальный перенос генов позволяет создавать невиданное генетическое разнообразие даже между далёкими друг от друга популяциями (как у бесполых, так и у половых организмов), в то время как вертикальный перенос генов — прерогатива исключительно полового размножения, то тогда в чём прикол полового размножения, которое не обладает явными репродуктивными преимуществами в создании биоразнообразия?

Оказывается, половое размножение, даря генетическое разнообразие, в то же время его и ограничивает. Парадоксально, но факт!

Спаривание работает как своеобразный фильтр, периодически отсеивая крупные генетические перестройки (типа хромосомных мутаций), но пропуская мелкие изменения на уровне нуклеотидов и генов. Это как бы сито, которое отсеивает крупные булыжники, но пропускает песок.

Благодаря этому половое размножение защищает потомство от накопления вредных мутаций. В то время как бесполые организмы, при бактериальной конъюгации или трансдукции, могут наоборот, нахватать кучу всякой генетической дряни.

Получается, что половой акт способствует более эффективному распространению полезных генов через поколения, чем горизонтальный перенос. Эти гены лучше защищены от "генетического шума" и вредного окружения, особенно если находятся на хромосоме с неблагоприятными генами. И хотя половое размножение ограничивает разнообразие вертикальным переносом генов, горизонтальный перенос всё равно вносит свою лепту, поддерживая генетическое разнообразие на достаточном уровне. В общем, половое и бесполое размножение как бы дополняют друг друга.

Ещё один важный момент: половое размножение повышает устойчивость к паразитам.

Дело в том, что окружающая среда постоянно меняется. И то, что вчера было нейтральным или вредным, завтра может оказаться полезным. Если эти изменения происходят достаточно быстро (например, между поколениями), то половое размножение становится выгодным. И чаще всего такие быстрые изменения связаны с коэволюцией хозяев и паразитов.

Представьте себе: у паразитов есть ген с двумя аллелями (p и P), определяющими два типа паразитарной способности. А у хозяев есть ген с двумя аллелями (h и H), определяющими два типа устойчивости к паразитам. При этом паразиты с аллелью p могут прикрепляться к хозяевам с аллелью h, а паразиты с аллелью P — к хозяевам с аллелью H. В результате частоты аллелей будут циклически меняться: по мере увеличения частоты p частота h будет снижаться, и наоборот.

В реальной жизни в отношениях между хозяевами и паразитами задействовано много генов. В бесполой популяции хозяев особи будут обладать различной устойчивостью к паразитам только в случае возникновения мутации. Успешные мутации для всех поопуляций, могут происходить только там, где есть возможность к горизонтальному переносу генов, а если этой возможности нет?

Популяции не смогут выработать одинаковую защиту против паразитов, потому что не откуда взять новые комбинации генов, да и случайные мутации будут происходить значительно реже и далеко не у всех.

А вот в половой популяции потомство получит новую комбинацию аллелей устойчивости от родителей.

Другими словами, половые организмы, подобно Красной Королеве из "Алисы в Зазеркалье", вынуждены постоянно "бежать", чтобы "оставаться на месте" и тем самым противостоять паразитам.

Стоит отметить, что процесс полового размножения закрепился и за многоклеточной жизнью. Многоклеточная жизнь потеряла окончательную возможность самостоятельно осуществлять горизонтальный перенос генов.

А без него эффективно плодиться не получается, ибо рождаются клоны, копирующие все недостатки оригинала. Этот путь работает, но он не позволяет организмам быстро распространяться, занимая новые ареалы.

И даже те организмы, которые решили пойти своим путём и размножаться партеногенезом (а это, по сути, аналог бесполой репродукции, только сбоку), лишь подтверждают правило: для сложной многоклеточной жизни модель бесполого размножения, мягко говоря, не очень. Разве что, если ты готов влачить жалкое существование в стабильных условиях какой-нибудь лужи, как щитень, и то даже он, бывает, не прочь тряхнуть стариной и завести нормальные традиционные отношения!

А если вам вдруг традиционные отношения кажутся скучными и предсказуемыми, и всё идёт как-то не так, как говорил один классик, не отчаивайтесь! Просто примите меры и... отчпокайте водопад! (Хотя, постойте-ка, что-то тут не так...) В общем, главное — не унывать и искать свой путь в этом сложном мире секса и размножения! На этом и кончим, договорились

Источник: vk.com

Комментарии: