Теория эволюции полов проверена на водорослях

Разнообразная половая жизнь зеленых водорослей позволила исследователю из Университета Аделаиды проверить теорию о том, почему существуют самцы и самки.

Вопрос о том, почему эволюционировали разные типы половых клеток, такие как сперматозоиды и яйцеклетки (в совокупности — гаметы), остается неясным.

Классическая теория, объясняющая эволюцию половых клеток разного размера и, следовательно, разных полов, — это Теория дизруптивного отбора, предложенная в 1970-х годах. Она описывает, как популяция эволюционирует от разных типов спаривания, производящих гаметы одинакового размера, к типам, производящим гаметы разного размера (как у самцов и самок).

Доктор Джек да Силва провел первую проверку, специфичную для этой теории, используя репродуктивные стратегии зеленых водорослей Volvocine.

Суть теории:

• По мере увеличения размера организмов отбор благоприятствует и увеличению одноклеточного эмбриона (зиготы).
• Для этого требуются более крупные гаметы, чтобы запасти больше питательных веществ для эмбриона.
• Поскольку ресурсы на производство гамет ограничены, большее их количество означает меньший размер.
• Большее число гамет дает одному типу спаривания преимущество (больше шансов на оплодотворение).
• Это вынуждает другой тип спаривания производить более крупные, а значит, и менее многочисленные гаметы, чтобы обеспечить формирование крупной зиготы.

Эксперимент и результат:

Доктор да Силва использовал данные по водорослям Volvocine, у которых виды демонстрируют весь спектр вариаций:

• Оба типа спаривания производят подвижные гаметы одинакового размера.
• Производятся подвижные гаметы разного размера.
• Один тип производит мелкие подвижные гаметы, а другой — крупные неподвижные (самцы и самки).

Из существующей математической модели Теории дизруптивного отбора был выведен прогноз: для устойчивой эволюции самцов и самок соотношение размера крупной гаметы к мелкой должно превышать 3. Если соотношение меньше, они всегда эволюционируют обратно к одинаковому размеру.

Теория подтвердилась: у всех водорослей с гаметами разного размера крупные гаметы были как минимум в три раза больше мелких.

Это первая проверка, специфичная для данной теории. Результаты, опубликованные в Ecology and Evolution, подтверждают, что классическая теория, вероятно, верна. Понимание этой эволюции важно, так как оно помогает объяснить различия между самцами и самками, включая их морфологию и поведение, которые берут начало от размера и подвижности половых клеток.