Новые гипотезы отвечают на ключевые вопросы об эволюции полового размножения
Эволюция полового размножения — одна из главных загадок в биологии. Существует два основных способа размножения: бесполое (создание клонов) и половое (слияние гамет двух особей). Хотя существует множество гипотез, объясняющих различные аспекты эволюции полового размножения, многие вопросы остаются без ответа.
Главный вопрос — это цена полового размножения, которое требует экспоненциально больше энергии, чем бесполое. Однако у него есть два ключевых преимущества: оно создает генетическое разнообразие потомства и устраняет вредные мутации.
Доцент Эйсукэ Хасегава из Университета Хоккайдо и доцент Юкио Ясуи из Университета Кагавы предложили и смоделировали две новые гипотезы, отвечающие на открытые вопросы. Их работа опубликована в Journal of Ethology.
Исследователи сосредоточились на «двойной цене пола»: стоимости мейоза и стоимости производства большого числа мужских гамет. Половое размножение может быть изогамным (гаметы одинакового размера) или анизогамным (крупные женские и мелкие многочисленные мужские гаметы). Гипотезы были проверены компьютерным моделированием.
Первая гипотеза: «Эффект качелей» для устранения вредных мутаций
Первая особь с геном, контролирующим пол (позволяющим осуществлять мейоз), производила четыре гаметы. Сливаться могли только гаметы с этим геном, что закрепляло его в популяции и стирало стоимость мейоза. Кроме того, вредные мутации либо разбавлялись, либо отбрасывались в зависимости от их связи с геном, контролирующим пол.
Вторая гипотеза: развитие анизогамии через «раздутую изогамию»
Сначала у многоклеточных организмов возросло производство энергии. Затем размер гамет увеличился («раздутая изогамия»), так как больше ресурсов в крупных гаметах повышало выживаемость потомства. После этого мужские гаметы уменьшились в размере, чтобы оплодотворять больше женских гамет, полагаясь на их ресурсы. Эта стратегия не требовала дополнительных затрат от женской особи и, возможно, запустила их контр-адаптацию — современный мейоз, в результате которого образуется лишь одна яйцеклетка.
Эти гипотезы объясняют «двойную цену пола» и предполагают, что первое половое размножение требовало лишь одной особи и было самооплодотворением. Однако гипотезы находятся на начальной стадии и требуют дальнейшей проработки.