Forskare Stäng In På Mysteriet Varför Sex Evolved

Forskare Stäng In På Mysteriet Varför Sex Evolved

Anledningen till att organismer med avseende på evolution har sex kan tyckas ganska uppenbara - de gör det att reproducera. Naturligt val måste naturligtvis gynna individer som kan reproducera över dem som inte kan. Men det här saknar poängen. För många arter finns ett alternativ: aseksuell reproduktion.

Så varför har sex utvecklats i så många arter? Förvånansvärt finns det inget enkelt klart svar på denna fråga. I själva verket har forskare hittills utvecklat mer än 20 olika hypoteser. På senare tid har ett antal experiment började testa dessa teorier och tar oss närmare för att hitta en lösning.

I aseksuell art reproducerar en kvinna utan ett manligt genetiskt bidrag och gör döttrarna identiska med sig själva. Den som har haft sina rosor blighted av växtlöss (alias: greenflies eller bladlus) kommer att veta hur framgångsrikt en strategi detta kan vara.

Nyckeln till det intellektuella problemet är att män ofta inte investerar i avkomman. Medan sexuella mödrar behöver producera både söner och döttrar kan en aseksuell kvinna göra döttrar ensamma. Om honungar är investerande kön (de gör ägg, matar unga etc), gör det mycket lättare att snabbt växa befolkningen: en asexuell kvinna kan bli två, två kan bli fyra, fyra kan bli åtta etc. Detta har bekräftats av experiment jämföra effektivt aseksuella skalbaggar med sexuella skalbaggar i labbet.

Bortsett från däggdjur (inklusive människor) och fåglar finns det asxliga arter i nästan alla taxonomiska grupper, inklusive vissa fiskar, reptiler, växter och insekter - men de är ovanliga. Så trots fördelarna med asexuell reproduktion säger det oss att på längre sikt vinner sex.

Dåliga mutationer kontra anpassning

Evolutionär forskning kring problemet har i stor utsträckning fokuserat på två stora klasser av hypoteser. De bygger båda på det faktum att sex genererar variation genom att blanda föräldrarnas genetiska smink. Du och jag är inte identiska kopior av våra föräldrar, medan döttrarna till en aseksuell bladlus är.

Denna variation manifesteras på den genetiska nivån: kön genererar vissa organismer inom arten med massor av skadliga mutationer och vissa med relativt få. Supporters av den så kallade mutationell deterministisk teori hävdar att om organismer med många mutationer har oproportionerligt låga överlevnadschanser tenderar många dåliga mutationer att dö ut med sina värdar och generera ett stort antal organismer som är fria från sådana mutationer. I aseksuell art, på grund av denna brist på variation, är ingen individ särskilt belastad av mutationer. Som en konsekvens avlägsnar ingen mutationsdöd så många skadliga mutationer.


Få det senaste från InnerSelf


Denna teori blir emellertid alltmer ifrågasatt, emedan det blir klart att många sexuella arter, inklusive insekter och växter, producerar faktiskt inte så många skadliga mutationer som teorin kräver.

En annan stark contender-hypotes antyder att kön ger en släkt till anpassa sig till förändrade förhållanden. Experiment bekräftar att medlemmar av en sexuell släkting vanligtvis anpassar sig snabbare än aseksuella medlemmar av samma art när förhållandena förändras. Faktum är att beetle experiment nämnts ovan har visat att om en sexuell befolkning tillåts fritt utvecklas under förändrade förhållanden, kan den helt och hållet förflytta den asexuella befolkningen.

Det kan finnas många anledningar till att sex möjliggör anpassning. Tänk exempelvis två individer i en aseksuell population som båda har en bra men annorlunda mutation. Eftersom deras DNA inte kan blandas, hamnar deras efterkommande konkurrerande med varandra (det här kallas klonal interferens) - du kommer aldrig att få fördelarna med båda mutationerna hos en individ. I en sexuell population kan båda de goda mutationerna finna sig i en enskild individ. På så sätt får vi nytta av båda, vilket gör anpassningen mycket enklare. En molekylärstudie publicerad på 24 februari har bekräftat att kön faktiskt lindrar klonal interferens.

Drottningsteorin: parasiter?

Så ökning av anpassningshastigheten verkar vara en ganska bra förklaring. Men vad händer efter en miljöförändring har skett och villkoren har stabiliserats? Ska vi inte förvänta oss att asexualerna igen konkurrerar sexuellt? Av denna anledning lockas många forskare i allt större utsträckning till tanken att variationen som skapas av kön gör det också möjligt för arter att anpassa sig i det oändliga evolutionära armarna med sina parasiter.

Denna typ av evolutionära spel av katt och mus är känd som Red Queen Evolution, från karaktären i Alice in Wonderland som insisterade på att man måste springa för att stanna på samma ställe. Faktum är att gener som är relaterade till immunitet är några av de snabbast utvecklade vi har. Det finns också senaste bevisen den typen kan öka mängden genetisk blandning de gör när de känner att de är infekterade med en parasit. Detta innebär att deras avkommor kommer att vara ännu mer olika från varandra och deras föräldrar.

Vi känner också till nackdelarna med bristen på variation i asexualväxter. Till exempel led attack av parasiter till Irländsk potatis hungersnöd i 1845-49. För närvarande är bananer under hot från attack av många svampsparasiter. Det handlar om att över 95% av exporten i bananer är av bara en asexuell stam (Cavendish).

Så har organismer kön för att se till att deras efterkommande inte kommer att bli utplånade av sjukdomar - eller att göra dem relativt fria från skadliga mutationer? Dessa hypoteser behöver inte vara ömsesidigt exklusiva. Forskare inom fältet är alltmer intresserade av någon form av hybridmodell.

För närvarande flyttar vi mot studier av utveckling av kön på molekylär nivå - så vi kan kartlägga exakta mutationer som förloras eller uppnås under anpassning. Studier av öde av mutationer som ett resultat av samutveckling av värdar och parasiter är också precis runt hörnet. En viktig fråga kvarstår dock: förstå varför fler arter inte har det bästa av båda världarna (liksom bladlusar) och har både sexuella och andexuala reproduktiva faser.

Om författaren

hurst laurensLaurence D. Hurst, professor i evolutionär genetik vid Milner Center for Evolution, University of Bath. Hans forskning handlar om utvecklingen av gener, genomer och genetiska system. Han är särskilt intresserad av att förstå ödet för uppenbarligen oskyldiga mutationer. Nuvarande arbete syftar till att översätta evolutionär förståelse för gen- och genomutveckling till förbättrad diagnostik och vård.

Denna artikel publicerades ursprungligen på Avlyssningen

Relaterade Bok:

{amazonWS: searchindex = Böcker; nyckelord = sexutveckling; maxresultat = 3}

enafarzh-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

följ InnerSelf på

facebook-icontwitter-iconrss-icon

Få det senaste via e-post

{Emailcloak = off}