Основное преимущество секса

Эволюция сексуальных отношений в открытом доступе.
Фото Андрея Ваганова

В бытовом плане секс – это активность особей, направленная на доставку мужских половых клеток к женским. Активность эта может принимать формы самые экзотические. Например, выплескивание содержимого молок самца рыбы на отложенную самкой икру...

Секс как биологический феномен заключается в существовании, как минимум, двух полов, при образовании половых клеток которых осуществляется частичный перекрест материнского и отцовского геномов. В результате этого потомки несут в ядрах своих клеток более «разнообразный» геном, нежели их родители. Именно с геномным разнообразием биологи и связывают наличие двух полов, с чем никто не спорит. А вот далее начинаются споры.

Британцы следуют в русле воззрений своего выдающегося генетика Джона Холдейна (1892–1962). Он полагал, что организм постоянно должен «тасовать» свои гены, создавая новые комбинации, чтобы его не застиг врасплох смертоносный паразит.

Доказать справедливость этого положения взялись недавно сотрудники университета штата Индиана в г. Блумингтон. С этой целью они генетически модифицировали круглого червячка-нематоду Саеnorabditis elegans, популяции которого после этого могли размножаться только половым или бесполым путем. Известно, что этот микроскопический организм длиной не более 1 мм питается кишечной палочкой Е.соli, быстро увеличивая свою численность. У нематоды есть смертельный враг в виде бактерии Serratia marcensces, которая жестоко расправляется с инфицированным червячком.

Проведенные эксперименты по коэволюции двух организмов показали, что численность червячков, размножающихся бесполым путем, быстро сокращалась в присутствии патогенна. Вполне возможно, что именно такая участь постигла многие из тех 90% видов, которые когда-то существовали на Земле. В редакционном комментарии к статье отмечалось, что это первый прямой тест, в котором паразиты действительно «отобрали» устойчивую к ним популяцию, размножающуюся половым путем. Теперь необходимо найти гены, активность которых объяснит феномен.

С экспериментаторами не согласны теоретики, считающие, что секс не увеличивает, а, как раз наоборот, уменьшает генетическую вариабельность. Речь идет о статье Генри Хена и Рута Горелика из Карлтоновского университета в Канаде, опубликованной в солидном журнале «Эволюция» (Еvolution). Ученые исходили из того, что комбинация генов действительно может увеличивать разнообразие, однако первичная функция секса вовсе с этим не связана.

«Если бы секс существовал только для обеспечения разнообразия, его эволюция не стояла бы на первом месте», – пишут Хен и Горелик. Вот уже 130 лет биология принимает за догму, что бесполое размножение дает клоноподобных потомков, в то время как половое ведет к значительно более генетически многообразному потомству. Однако, по мнению двух канадских специалистов, все далеко не так однозначно. К решению воистину старой, как мир, проблемы они предлагают подойти с критериями новой геномной теории (геном – это совокупность всех генов организма).

По мнению Хена, основное преимущество секса скрыто от стороннего наблюдателя. Ученый полагает, что половой способ репродукции организмов ограничивает макроэволюцию, то есть изменение всего генома в целом, что дает возможность сохранения видовой идентичности. Другими словами, секс не дает виду А превратиться в вид Б. В то же время половое размножение способствует и микроэволюции на генном уровне, что необходимо для адаптации – приспособления – организмов к постоянно меняющимся условиям внешней среды. (Например, к появлению патогенных микроорганизмов в окружении Саеnоrabditis elegans.)

Известно, что биологические объекты могут только расти. Однако неудержимый рост приводит к истощению ресурсов и неминуемой гибели. Многие ученые упирают на то обстоятельство, что бесполое размножение выгоднее: не надо «тратиться» на самцов и тратить скудные ресурсы на поиск партнера для спаривания. На самом же деле это тупиковый путь, связанный с быстрым «выеданием» ресурсов. Половое размножение, как минимум вдвое, уменьшает количество особей, производящих потомство. (Смертность самцов выше, чем самок, некоторые из которых остаются неоплодотворенными.)

Отсюда следует, что переход к половой репродукции явился мощнейшим регулятором численности популяций и ограничения числа потомков, получивших в свое распоряжение большие ресурсы для развития. Все остальные вопросы, связанные с историческими изменениями вторичных органов – начиная от рыб с внешним оплодотворением и кончая млекопитающими, решались в случае млекопитающих на протяжении почти 300 миллионов лет.

Конечно, теоретический подход к решению проблемы пола несколько туманен. Гораздо проще понять вполне четкие закономерности, связанные с коэволюцией патогенного паразита и его жертвы, которая оказалась способной выжить, только переключившись на половое размножение. Но надо признать, что некогда и концепция гена была весьма туманной и трудно реализуемой в практическом плане. Сейчас же ученые решают частный вопрос совместного изменения двух организмов, генетически модифицировав один из них, причем более сложный, состоящий как минимум из девяти сотен клеток.

Сегодня Хен и Горелик предложили подняться на еще более высокий уровень объединения учения эволюции и геномики. Считается, что в мире чуть ли не каждый день публикуется расшифрованный геном нового организма. Так что эволюционисты от геномики без работы в ближайшие годы не останутся. Вполне возможно, что им удастся решить «проклятый» вопрос биологии о том, зачем же нужен этот секс┘