Drosophila patelių patrauklumas padeda pašalinti mutacinio svorio genofondą • Aleksandras Markovas • Mokslinės naujienos apie "Elementus" • Evoliucija, genetika

Drosophila patelių patrauklumas padeda išvalyti mutacinio svorio genofondą

Pav. 1. Atrankos rezultatai didelei ir mažai sėkmingai vyrams "Drosophila" konkuruoja su moterimis "border = 0>

Pav. 1. Atrankos rezultatai moterų drosofilų vyrams su dideliu ir mažu pasisekimu. Juodieji taškai atitinka maksimaliai sėkmingai atrinktų linijų vyrams, baltos spalvos – dėl nesėkmės pilka – kontroliuoti vyrus iš linijų, kurios nebuvo apdorotos dirbtiniu būdu. A – sėkmė moterų konkurse; B – palikuonių išlikimas (nustatyta kiaušinių dalis, kurios saugiai augo suaugęs skrendantis). Inbredo – inbrokiniai vyrai, gauti iš kryžiaus broliu su seserimi; Išvykstantys vyrai, kurių tėvai nebuvo glaudžiai susiję. Inbredinių individų tinkamumo sumažėjimas, palyginti su išvestieji, atspindi mutacijos naštos dydį. Galima pastebėti, kad sėkmės atranka pašalino genofondo mutacijas, kurios mažina palikuonių išgyvenimą, bet nesusidūrė su mutacijomis, kurios mažina santuokos sėkmę. Paveikslėlis iš aptariamo straipsnioMokslo pažanga

Vienas neišspręstų seksualinės atrankos teorijos klausimų yra vadinamasis "tokio paradoksas" (ledo paradoksas): jei moterys visada pasirenka vyrus tuo pačiu pagrindu,tada kodėl populiacijoje išlaikomas šių simbolių kintamumas ir kodėl visi patinai nėra vienodai patrauklios? Norėdami tai suprasti, Australijos biologai ištyrė dirbtinio Drosophila vyrų atrankos pasekmes, kad padidėtų ir, priešingai, sumažintų sėkmę moterų konkurencijai. Gauti rezultatai atitinka hipotezę, kad vyriškos lyties sėkmė priklauso nuo daugybės mažų efektų genų, taigi net ir stiprios atrankos metu nėra laiko išvalyti visas kenksmingas mutacijas, kurios atsiranda šiuose genuose. Alternatyvi hipotezė, pagal kurią ženklų, kurie padidina vyro sėkmę, kintamumo išsaugojimas paaiškinamas tuo, kad šie požymiai yra susiję su žalingais šalutiniais poveikiais, nebuvo patvirtinta.

"Elements" jau kalbėjo apie dvigubą seksualinės atrankos įtaką rūšių raidai. Viena vertus, moterų pasiryžimas pasirinkti partnerį ir konkurencija tarp vyrų prisideda prie kenksmingų mutacijų atmetimo ir genetinės naštos mažinimo (žiūrėkite: seksualinė atranka apsaugo nuo išnykimo, "Elements", 2015.05.25). Kita vertus, intensyvios seksualinės atrankos rezultatas gali būti "brangių" adaptacijų kūrimas,Padidinti vyrų patrauklumą (ir jo sėkmę moterų konkurencijos sąlygomis) kai kurių kitų gyvybiškai svarbių savybių pablogėjimo prasme (žiūrėkite: seksualinė atranka gali baigtis, "Elements", 2014.1.04).

Du tokie mechanizmai yra tiesiogiai susiję su šia dvilypumu, kuris teoriškai gali paaiškinti "dabartinį paradoksą" arba "dabartinį elgesio paradoksą" (ledo paradoksas). "Paradoksas" formuluojamas taip: jei moterys iš kartos į kartą pasirenka vyriškus žmones su tam tikrais "patraukliais" bruožais, kodėl visi vyrai jau seniai netapo patraukli (ir moterų selektyvumas neprarado prasmės)? Arba plačiau kalbant apie tai, kodėl paveldėtas populiacijų kintamumas laikomas pagal savybes, kurioms taikomas intensyvus vienkryptis pasirinkimas?

Pirmasis paaiškinimas rodo, kad vyro patrauklumą (arba sėkmę) lemia jo bendroji fizinė būklė, sveikata, jėga, energija, ty tokios savybės, kurios priklauso nuo daugelio genų ir todėl yra geri "fitneso rodikliai".Kadangi yra daug genų, darančių įtaką patrauklumui, net stipri atranka negali visiškai išvalyti visų neigiamų mutacijų, susijusių su jais genų susivienijime. Todėl visada išsaugomi paveldimos patrauklumo kintamumas, o moteriškoji ištvermė išlieka naudinga tiek moteriai (padeda jai pasirinkti partnerį su geriausiais genais), tiek gyventojams (prisidedant prie genetinės naštos mažėjimo).

Antrasis paaiškinimas susijęs su žalingais nepageidaujamais požymiais, kurie padidina vyro sėkmę. Šis kenksmingas poveikis gali turėti įtakos arba patiems vyrams (geras pavyzdys yra laikomas naujienose. Kodėl seksualinė atranka negali suteikti visų avinų su dideliais ragais, "Elements", 2013-10/10) arba moterys (žr. Moterys tampa lėtesnės, jei jos nekonkuruoja už juos, "Elementai", 2014-01-25). Tokiu atveju paveldimas patrauklumo kintamumas gali būti išlaikytas dėl pusiausvyros pasirinkimo.

Norėdami palyginti šių dviejų mechanizmų indėlį, Australijos biologai atliko evoliucinį eksperimentą su vaisių muselėmis. Jie nusprendė sužinoti, kas atsitiks, jei kai kuriose eksperimentinėse linijose bus sustiprintas vyrų patrauklumo (arba sėkmės) pasirinkimas, o kitose – atranka buvo priešinga kryptimi,leidžianti veisti tik mažiausiai patrauklioms vyroms. Idėja buvo tokia. Jei pirmasis paaiškinimas yra teisingas, tobulintasis sėkmės pasirinkimas neturės neigiamo šalutinio poveikio ir prisidės prie genetinės apkrovos mažinimo. Atvirkščiai, pralaimėjusiųjų atranka turėtų pabloginti gyventojų genetinę sveikatą. Jei antrasis paaiškinimas yra teisingas, sėkmės atranka greičiausiai sukels neigiamą šalutinį poveikį, o pralaimėjusiųjų pasirinkimas atleis nuo apribojimų, kuriuos nustato seksualinė atranka, ir netgi gali turėti tam tikrų fitneso sudedamųjų dalių.

Pradinė laboratorinė muselių populiacija Drosophila melanogaster buvo pagaminta iš "Queensland" (Australija) sugautų laukinių muses 2012 m. Vyrai buvo suskirstyti į "sėkmingus" ir "pralaimėjusius", juos išmesdami dviem į mėgintuvėlį su moterimis. Laimėtojas, sėkmingai susivynęs su moterimis, buvo laikomas sėkmingu, o jo nelaimingas konkurentas atitinkamai buvo paskelbtas pralaimėtoju. Jei per 90 minučių nė vienas iš vyrų nepasiekė moteriškos naudos, abu vyrai buvo pašalinti iš dalyvavimo eksperimente.

Sėkmingi vyrai tapo keturių muselių linijų protėviais, kurių pasirinkimas sėkmingai tęsėsi 14 kartų (sėkmingai pasirinktos linijos).Šiose eilutėse buvo leidžiama veisti tik vyrus, kurie nugalėjo kitą vyriškį (iš tos pačios linijos) moteriško konkurso metu. Nesėkmingi vyrai tapo keturių kitų linijų, iš kurių 14 kartų buvo atsitiktinai sugedusios, linijos. Vyrai taip pat buvo priversti varžytis moterų poromis, bet tik nugalėtojai buvo išmesti, o pralaimėjusieji liko. Eksperimentas taip pat apima keturias kontrolines linijas, pagamintas iš tos pačios pradinės populiacijos ir gyvenančių tomis pačiomis sąlygomis, tačiau nebuvo dirbtinai parinktos.

Pasibaigus veisimui, skirtingų linijų vyrai patikrino sėkmę moterų varžybose. Dabar jie turėjo konkuruoti su vyrais iš pradinės populiacijos. Paaiškėjo, kad atranka buvo veiksminga. Siekiant sėkmingų nugalėtojų linijų vyrų padidėjo, o į pralaimėtojų linijų – sumažėjo, palyginti su kontrole (1 pav, A, trys taškų.).

Autoriai išdidžiai praneša, kad pirmą kartą jie galėjo veiksmingai atrinkti šį požymį. Tačiau jie nurodo du paskutinius darbus, apibūdinančius nesėkmingus bandymus gauti evoliucinį atsaką į tokį atranką.Tai išlieka paslaptis, kodėl nebuvo paminėtas daug ilgesnis ir didelio masto L. Zaidžio Kaidanovo eksperimentas, kuriame pasirinktos mažesnės (ar padidėjusios) lytinės veiklos vyrams (žr. O. V. Iovleva, 2016 m. Pusę amžiaus eksperimentas) . Vienintelis skirtumas yra tai, kad Kaidanovas nepajėgė vyrų konkuruoti vieni su kitais, bet pasodino vieną vyriškį kelioms moterims ir išrinko tuos, kuriems reikia daugiau ar mažiau laiko su kuo nors susitikti. Matyt, aptariamo straipsnio autoriai tiesiog nežino apie Kaidanovo kūrinius, kurie daugeliu atžvilgių, švelniai tariant, laukė jų išvadų.

Norint įvertinti genetinės apkrovos dydį (genomo našta kenksmingomis mutacijomis), autoriai taikė standartinę metodiką, pagrįstą tuo, kad su glaudžiai susijusiais kryžiais recesyvinės kenksmingos mutacijos tampa homozigotinės ir pasirodo fenotipoje. Taigi, jei inbreedija lemia stipraus fitneso sumažėjimą, tai rodo didelę genetinę apkrovą (tai buvo ta pati metodika, naudojama kiaušinių eksperimentuose, aprašytuose naujienose. Seksualinė atranka apsaugo nuo išnykimo).

Paaiškėjo, kad inbreeding skirtingai veikia skirtingus fitneso aspektus įvairiose eksperimentinėse linijose. Vyriškų porų s ÷ km ÷ s lygis taip pat labai sumaž ÷ ja nuo inbreedijos eilut ÷ se "nugal ÷ tojų", "pralaim ÷ jimų" ir kontrolinių muselių (1 pav., A). Tai reiškia, kad pasirinkimas neturėjo pastebimo efekto recesinių mutacijų atmetimo veiksmingumui, mažinančiam vyrų santuokos sėkmę. Šis rezultatas atitinka idėją, kad vyrų sėkmė priklauso nuo daugybės genų, turinčių nedidelį poveikį. Yra tiek daug tokių genų, kad jų negalima išvalyti. Todėl visada bus palikta paveldėta vyro sėkmės (ar patrauklumo) kintamumas, o moterų patrauklumas netaps nereikalingas.

Kita vertus, intensyvus atranka sėkmingai padėjo išvalyti žalingas mutacijas, kurios mažina palikuonių išgyvenimą. Tai pasireiškia tuo, kad inbrokinių patinų palikuonys iš "nugalėtojų" eilučių yra ne mažesnis nei tos pačios linijos išeinančių vyrų išgyvenimas (teisingas juodas taškas 1 paveiksle, B yra dar didesnis nei kairysis). Šie "nugalėtojai" skiriasi nuo "kontrolės" skrandžių ir "pralaimėtojų", kurių gyliui būdingas išgyvenimo slopinimas (teisingos baltos ir pilkos spalvos taškai 1 pav., B yra kairėje pusėje).

Galima tikėtis, kad "pralaimėtojų" genetinė apkrova padidės, lyginant su "nugalėtojais" ir su kontroliniais museliais. Tai buvo aiškiai parodyta Kaidanovo eksperimente, tačiau tai nebuvo aptariamame darbe – greičiausiai, tik todėl, kad atranka nebuvo pakankamai ilga.

Siekdami galimų neigiamų pasekmių sustiprintam atrankos patrauklumui, autoriai ištyrė musių tris pagrindus: atsparumą dehidratacijai, patelių augimą ir vyriškos lyties sėkmę spermos konkursuose ir tada jie pažvelgė, tėvas, kiek palikuonių būtų bandomas vyras). Nė vienas iš trijų "nugalėtojų" linijų linijų ženklų nepasiekė kontrolinių, o trečioje jie net žymiai pranoko juos.

Taigi nebuvo nustatyta jokių neigiamų pasekmių atrankos rezultatų. Tačiau buvo nustatyta, kad yra du teigiami padariniai: mažinti kenksmingų mutacijų, darančių įtaką palikuonių išgyvenimui, krūvį ir spermos konkurencijos sėkmės augimą. Visa tai atitinka pirmuosius iš dviejų "tokovische paradokso" paaiškinimų, bet ne antrą.

Tyrime pateikti nauji argumentai dėl keleto svarbių idėjų, kurie, nepaisant teigiamo teorinio pagrindimo, vis dar reikalauja empirinės paramos:
1) seksualinė atranka padeda atsikratyti genetinės naštos;
2) moterų sėkmę moterų konkurse veikia daugybė genų, turinčių nedidelį poveikį;
3) net stipri atranka sėkmingai nesukelia paveldimo kintamumo dingimo pagal šį požymį, nes bruožas priklauso nuo per daug genų;
4) moterų piktnaudžiavimas renkantis partnerį išlieka naudingu bruožu, nes patrauklesni (ar konkurencingi) vyrai yra geriausių genotipų vežėjai, o jų vaikai bus labiau pritaikyti.

Darbo trūkumai, be nepaaiškinamo Kaidanovo kūrinių ignoravimo, apima nepakankamai aiškų skirtumą tarp vyrų patrauklumo, konkurencingumo ir seksualinės veiklos. Autoriai mano, kad sodindami moterį dviem vyrams, ji suteikė jai galimybę rinktis, taigi tai, su kuria iš dviejų moterys priklausė nuo jos norų ir vyro patrauklumo.Tačiau tokios situacijos vaisių vyrai ne tik varžosi viliojimo meno, bet taip pat atstumia priešininką, taigi ne tas, kuris labiau mėgsta moterį, bet gali būti labiau agresyvus, stipresnis ar drąsesnis. Tai yra subtilus klausimas. Sunku pasakyti, ar pasirinkimas iš tikrųjų buvo grindžiamas vyro patrauklumu (kaip mano autoriai), ar jo seksualine veikla (kaip savo eksperimento metu pasiūlė Kaidanovas). Tačiau tai daro mažai įtakos pagrindinėms darbo išvadoms.

Šaltinis: Robert J. Dugand, W. Jason Kennington ir Joseph L. Tomkins. Konkurencingos poravimosi sėkmės evoliucinis skirtumas Mokslo pažanga. 2018. DOI: 10.1126 / sciadv.aaq0369.

Taip pat žiūrėkite:
1) O. V. Iovleva, 2016. Eksperimentas pusės amžiaus ilgio (apie L. Z. Kaidanovo eksperimentą dėl vaisių muselių atrankos mažai lytiniam aktyvumui vyrams).
2) Jūros liūto moterys – geros motinos ir blogos žmonos, "Elementai", 2007.03.22.
3) Seksualinė parinkimas saugo nuo išnykimo, "Elements", 2015.05.25.
4) Seksualinė atranka gali išnykti, "Elements", 2014-04-16.

Aleksandras Markovas


Like this post? Please share to your friends:
Parašykite komentarą

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: