研究人員關閉在神秘為什麼性愛演變而來

就進化而言,生物體發生性行為的原因可能看起來相當明顯 - 他們這樣做是為了繁殖。 顯然,自然選擇必須有利於能夠複製那些不能複制的人。 但這是錯過了重點。 對於許多物種,有一種替代方法:無性繁殖。

那麼為什麼性別在這麼多物種中進化? 令人驚訝的是,這個問題沒有一個明確的答案。 事實上,迄今為止,研究人員已經開發出更多 20不同的假設。 最近,許多實驗已經開始測試這些理論,使我們更接近尋找解決方案。

在無性物種中,雌性在沒有雄性遺傳貢獻的情況下繁殖,使得女兒與自己有效地相同。 任何人的玫瑰被植物蝨子弄壞了(別名:綠蠅或蚜蟲)會知道這可能是一個多麼成功的策略。

知識問題的關鍵在於,男性通常不會對後代進行投資。 雖然性生母需要生育兒女,但無性女性可以讓女兒獨自生育。 如果女性是投資性行為(他們生產雞蛋,餵養年輕人等),這使得人口快速增長變得容易得多:一個無性女性可以變成兩個,兩個可以變成四個,四個變成八個等等。這已被證實通過 實驗 在實驗室中有效地比較無性甲蟲和性甲蟲。

除了哺乳動物(包括人類)和鳥類之外,幾乎每個分類群中都有無性物種,包括一些魚類,爬行動物,植物和昆蟲 - 但它們並不常見。 因此,儘管無性繁殖具有優勢,但這告訴我們,從長遠來看,性獲勝。


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不良突變與適應

對這個問題的進化研究主要集中在兩大類假設上。 它們都是基於這樣一個事實:性別通過混合父母的遺傳構成產生變異。 你和我不是我們父母的相同副本,而無性蚜蟲的女兒則是。

這種變異表現在遺傳水平上:性別在物種內產生了許多有害突變,有些則相對較少。 所謂的支持者 突變確定性理論 認為,如果許多突變生物有低得不成比例的生存機會,很多不好的突變往往與他們的主機消亡,產生了一大批來自這種突變免費生物體。 在無性生殖的物種,因為這種缺乏變化,沒有任何人士被特別是突變的負擔。 因此,沒有人死亡突變移除許多有害突變。

然而,這一理論越來越受到質疑,因為很多性別物種正在變得越來越明顯,包括 昆蟲植物,實際上並沒有產生許多有害突變的理論要求。

另一個強有力的競爭者假說認為性愛可以使譜系 適應不斷變化的條件。 實驗也證實了性譜系的成員通常比相適應的同種無性成員時更快條件發生變化。 事實上, 甲蟲實驗 如上所述,如果允許性人口在變化的條件下自由進化,它可能會完全取代無性種群。

有可能是為什麼性愛有助於適應很多原因。 例如,設想在一個無性人口兩個個體在都具有良好的,但不同的突變。 因為他們的DNA不能混用,他們的後裔最終與對方(這被稱為克隆干擾)競爭 - 你將永遠不會在一個單獨的兩種突變所帶來的好處。 在一個人口性,然而,無論是良好的突變可以找到他們的方式進入一個個體。 通過這種方式,我們同時獲得的利益,這使得適應容易得多。 一種分子水平的研究 發表在24二月 已確認性確確緩解了克隆干擾。

女王理論:寄生蟲?

因此,提高適應速度似乎是一個很好的解釋。 但是,在環境發生變化並且條件穩定後會發生什麼? 難道我們不應該期待無性戀者再次競爭性行為嗎? 出於這個原因,許多研究人員越來越多地被這樣一種觀點所吸引,即由性別產生的變異也使物種能夠在與寄生蟲的永無止境的進化軍備競賽中適應。

這種貓與老鼠的進化遊戲被稱為 紅皇后進化,來自愛麗絲夢遊仙境中的人物,他堅持認為必須只是為了留在同一個地方而奔跑。 實際上,與免疫相關的基因是我們現在發展最快的一些基因。 還有 最近的證據 當它們感覺到它們被寄生蟲感染時,它們可以增加它們的基因混合量。 這意味著他們的後代將彼此和他們的父母更加不同。

我們也知道的缺乏在無性作物變異的缺點。 例如,由寄生蟲攻擊導致了 愛爾蘭馬鈴薯飢荒 在1845-49中。 目前香蕉是 受到威脅 從眾多的真菌寄生蟲侵襲。 這是關於因為在香蕉出口貿易超過95%僅僅是一個無性株(卡文迪什)的。

所以,做生物性來確保他們的後代不會是疾病消滅了 - 或者讓他們比較自由的有害突變? 這些假設不必是相互排斥的。 在該領域的研究人員都在某種混合模式越來越感興趣。

目前,我們正在研究 分子水平的性別進化 - 所以我們可以映射丟失或適應期間獲得的確切突變。 突變的宿主和寄生蟲的共同進化的結果命運的研究也指日可待。 但一個重要的問題仍然存在,:理解為什麼更多的物種沒有兩全其美的(如蚜蟲確實這麼做),並同時具有有性和無性繁殖階段。

關於作者

勞倫斯·赫斯特Laurence D. Hurst,巴斯大學米爾納進化中心進化遺傳學教授。 他的研究涉及基因,基因組和遺傳系統的進化。 他特別感興趣的是了解明顯無害的突變的命運。 目前的工作旨在將基因和基因組進化的進化理解轉化為改進的診斷和醫療保健。

這篇文章最初出現在談話

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