I ricercatori chiudersi in Il mistero del perché Sex Evolved

I ricercatori chiudersi in Il mistero del perché Sex Evolved

Il motivo per cui, in termini di evoluzione, gli organismi fanno sesso può sembrare piuttosto ovvio - lo fanno per riprodursi. Chiaramente, la selezione naturale deve favorire le persone che possono riprodursi su coloro che non possono. Ma questo manca il punto. Per molte specie esiste un'alternativa: riproduzione asessuata.

Allora perché il sesso si è evoluto in così tante specie? Sorprendentemente, non c'è una risposta chiara a questa domanda. Infatti, fino ad oggi, i ricercatori hanno sviluppato più di 20 diverse ipotesi. Ultimamente, una serie di esperimenti ha iniziato a testare queste teorie, portandoci più vicino alla ricerca di una soluzione.

Nelle specie asessuate, una femmina si riproduce senza il contributo genetico di un maschio e rende le figlie effettivamente identiche a se stessa. Chiunque abbia avuto le rose rovinate dai pidocchi delle piante (alias: greenflies o afidi) saprà quanto successo avrà una strategia.

La chiave del problema intellettuale è il fatto che i maschi spesso non investono nella prole. Mentre le madri sessuali hanno bisogno di produrre figli e figlie, una donna asessuata può fare da sola le figlie. Se le femmine sono il sesso dell'investimento (producono uova, nutrono i giovani ecc.), Questo rende molto più facile far crescere rapidamente la popolazione: una femmina asessuale può diventare due, due possono diventare quattro, quattro possono diventare otto ecc. Questo è stato confermato di esperimenti confrontando efficacemente coleotteri asessuali con coleotteri sessuali in laboratorio.

A parte i mammiferi (inclusi gli umani) e gli uccelli, ci sono specie asessuate in quasi ogni gruppo tassonomico, compresi alcuni pesci, rettili, piante e insetti - ma sono rari. Quindi, nonostante i vantaggi della riproduzione asessuata, questo ci dice che nel lungo periodo vince il sesso.

Cattive mutazioni contro adattamento

La ricerca evolutiva sul problema si è concentrata in gran parte su due ampie classi di ipotesi. Sono entrambi basati sul fatto che il sesso genera variazioni mescolando il patrimonio genetico dei genitori. Tu ed io non siamo copie identiche dei nostri genitori, mentre le figlie di un afide asessuale lo sono.

Questa variazione si manifesta a livello genetico: il sesso genera alcuni organismi all'interno della specie con molte mutazioni dannose e alcuni con relativamente pochi. Sostenitori del cosiddetto teoria deterministica mutazionale sostengono che se gli organismi con molte mutazioni hanno probabilità sproporzionatamente bassi di sopravvivenza, molte mutazioni cattivi tendono a scomparire con i loro ospiti, generando un gran numero di organismi che sono esenti da tali mutazioni. Nelle specie asessuali, a causa di questa mancanza di variazione, nessun individuo è particolarmente gravato da mutazioni. Di conseguenza, nessuno morte mutazionale rimuove che molte mutazioni dannose.

Questa teoria viene sempre più messa in discussione, tuttavia, poiché sta diventando chiaro che molte specie sessuali, tra cui gli insetti e piante, Non sono effettivamente producendo come molte mutazioni dannose come teoria richiede.

Un altro forte concorrente ipotesi afferma che il sesso permette una discendenza a adattarsi a condizioni mutevoli. Gli esperimenti non confermano che i membri di un lignaggio sessuale di solito si adattano più velocemente di quanto i membri asessuali della stessa specie quando le condizioni cambiano. Infatti, la esperimento scarabeo menzionato sopra ha dimostrato che se una popolazione sessuale è autorizzata a evolversi liberamente durante il cambiamento delle condizioni, può spostare del tutto la popolazione asessuata.

Ci possono essere molte ragioni per cui il sesso facilita l'adattamento. Per esempio, immaginate due individui in una popolazione asessuata che entrambi hanno una buona, ma diversa mutazione. Perché il loro DNA non può mescolare, loro discendenti finiscono in competizione con l'altro (questo è chiamato interferenza clonale) - non potrà mai ottenere i benefici di entrambe le mutazioni in un individuo. In una popolazione sessuali, tuttavia, entrambi dei buoni mutazioni possono trovare la loro strada in un individuo. In questo modo, si ottiene il beneficio di entrambi, il che rende l'adattamento molto più facile. Uno studio a livello molecolare pubblicato su 24 febbraio ha confermato che il sesso allevi davvero l'interferenza clonale.

La teoria regina: i parassiti?

Quindi aumentare la velocità di adattamento sembra essere una buona spiegazione. Ma cosa succede dopo un cambiamento ambientale e le condizioni si sono stabilizzate? Non dovremmo aspettarci che gli asessuali superino di nuovo le competizioni sessuali? Per questo motivo, molti ricercatori sono sempre più attratti dall'idea che la variazione creata dal sesso consenta anche alle specie di adattarsi alla corsa agli armamenti evolutiva senza fine con i loro parassiti.

Questo tipo di gioco evolutivo di gatto e topo è conosciuto come Evoluzione della Regina Rossa, dal personaggio di Alice nel Paese delle Meraviglie che ha insistito sul fatto che bisogna correre solo per stare nello stesso posto. Infatti, i geni relativi all'immunità sono tra i più rapidi in evoluzione che abbiamo. C'è anche prove recenti quella specie può aumentare la quantità di mescolanza genetica che fanno quando sentono che sono infetti da un parassita. Ciò significa che la loro progenie sarà ancora più diversa l'una dall'altra e dai loro genitori.

Sappiamo anche gli svantaggi di una mancanza di variazione in piante coltivate asessuali. Ad esempio, l'attacco da parassiti portato alla Carestia di patate irlandesi in 1845-49. Attualmente le banane sono sotto minaccia da attacchi di numerosi parassiti fungini. Questo è preoccupante dato che oltre il 95% del commercio di esportazione delle banane è di un solo ceppo asessuata (Cavendish).

Quindi fare organismi hanno sesso per assicurarsi che i loro discendenti non saranno spazzati via dalla malattia - o per renderli relativamente privo di mutazioni dannose? Queste ipotesi non devono escludersi a vicenda. I ricercatori nel campo sono sempre più interessati in una sorta di modello ibrido.

Attualmente, ci stiamo muovendo verso studi del evoluzione del sesso a livello molecolare - In modo che possiamo mappare gli esatti mutazioni che vengono persi o acquisita durante l'adattamento. Gli studi del destino di mutazioni a seguito della co-evoluzione di host e parassiti sono proprio dietro l'angolo. Una questione importante resta, comunque: capire perché più specie non avere il meglio dei due mondi (come del resto fanno gli afidi), e hanno entrambe le fasi riproduttivo sessuale e asessuale.

Circa l'autore

Hurst LaurenceLaurence D. Hurst, professore di genetica evolutiva presso il Milner Center for Evolution, Università di Bath. La sua ricerca riguarda l'evoluzione di geni, genomi e sistemi genetici. È particolarmente interessato a comprendere il destino di mutazioni apparentemente innocue. Il lavoro attuale mira a tradurre la comprensione evolutiva dell'evoluzione genica e genomica in una migliore diagnostica e assistenza sanitaria.

Questo articolo è originariamente apparso su The Conversation

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