Есть конспект?
Пришлите нам!

Двуполые существа против однополых - почему победа за первыми? ответ дают практические эксперименты с мухой дрозофилой.


Почему большинство организмов разделено по половому признаку? Почему большинство имеют половые признаки, а ничтожное меньшинство животных - однополые, было самым актуальным вопросом среди биологов в течение десятилетий (особенно, с той позиции, что однополые животные теоретически имеют много преимуществ, включая возможность большого потомства).

На этот вопрос был частично дан ответ в журнале “Наука”, изданном 19 октября.

Исследования, проведенные учеными Университета Калифорнии, Санта-Барбара в 34 экспериментах над обычной плодовой мухой Дрозофилой (Drosophila melanogaster), показывают, что воспроизводство видов различных по полу побеждает в эволюционной перспективе однополые виды.

Определенно, они обнаружили, что норма прогрессивного развития (накопление выгодных мутаций) быстрее у видов, которые воспроизводятся посредством полового скрещивания.

"Однако есть и высокая цена, связанная с созданием мужских особей", сказал Уильям Р. Рис, главный автор статьи и профессор биологии в Университете Калифорнии, Санта-Барбара. Математически это объясняется просто: если четыре однополые (женские) особи дадут потомство из 8 особей, то за это же время две мужских и две женских особи смогут дать только четыре особи нового потомства. Другими словами, однополые существа способны вдвое повысить скорость размножения, по сравнению с двуполыми.

Вторая часть математического преимущества – это та, что однополая особь ответственна за передачу будущему потомству 100% своих генов, в то время как двуполое существо может передать только 50% (половина от мужской особи и половина от женской).

"Эта цена - стоимость дозировки", сказал Рис. "Мой сын имеет половину моих генов; другая половина - от его матери. Только половина моего генома входит в мое потомство. Однако, если бы я был однополым существом, мое потомство несло бы весь мой геном. В результате я поместил бы вдвое больше генов в следующее поколение.

Среди животных очень много встречается случаев, когда о потомстве заботится только одна особь (чаще всего женская, но иногда и мужская) или другая помогает в его воспитании лишь от части. С этой точки зрения можно было бы воспроизвести больше потомства, если бы о нем в равной степени заботились обе особи разного пола.

Однако, в процессе естественного отбора, преимущество уже на стороне двуполых существ, когда происходит смешивание генов в каждом последующем поколении. В своих экспериментах ученые создавали разные колонии мух, в одних из которых смешивались гены, а в других не смешивались.

Для экспериментов с мухой дрозофилой, Рис и Адам К. Чиппиндал, использовали генные технологии, чтобы управлять потомством мух так, чтобы половина из их были нормальными мухами, а другая половина была однополой (подобное происходит в природе только у нескольких разновидностей животных, в частности у некоторых ящериц и насекомых).

Были произведены 17 поколений, которые смешали гены и 17, которые не смешали. Другими словами, получилось потомство, которое в одной группе было двуполым, а в другой однополым.

При этом изучались мутации генов, которые отвечали за цвет глаз (красный или белый). Они нашли, что выгодная мутация глаза в сторону красного цвета начала накапливаться, и в двуполых и в однополых колониях мух, но в последней скорость отбора была намного ниже.

Это означает, что с эволюционной точки зрения двуполые особи дают лучшее потомство, которое имеет больше положительных мутаций и стойко к болезням.

Почти каждая форма жизни двуполая. Это говорит о том, что еще в начале эволюции жизни на Земле победила именно двуполая форма жизни, хотя развитие шло с однополых форм (простейшие).

В экспериментах, проводимых более 1,5 года, исследователям удалось отследить индивидуальные мутации через какое-то время. Они нашли, что методом сексуального воспроизводства, ген для красного цвета глаза повысился быстро в процентном отношении среди всех особей этой группы и "зафиксировался" во всей колонии. Пропорция красного цвета глаза растет все выше и выше какое-то время, пока она не достигает 100 процентов. У однополых мутационные изменения начали накапливать ген красного глаза, но, в конечном счете, белые глаза все еще встречались у большинства особей колонии.

“Мы знали, что преимущества различия по половому признаку превалировало над однополым, но не знали почему”, сказал Рис. “Теперь мы имеем свидетельство, что норма прогрессивного развития (накопление выгодных мутаций) проявляется быстрее у двуполых существ”.

С теоретической точки зрения это также было понятно, но впервые это доказано практическими экспериментами.

Информация для контакта:

Гаил Броун, gbrown@ia.ucsb.edu, 805-893-7220, Университете Калифорнии, Санта-Барбара


Dr.BoT© Konspektiruem.ru