Seksualinė atranka apsaugo nuo išnykimo • Aleksandras Markovas • Mokslo naujienos apie "Elementus" • Genetika, entomologija, evoliucija

Seksualinė atranka apsaugo nuo išnykimo

Pav. 1. Mažas baltos spalvos sutriuškinimas Tribolium castaneum: lerva, pupa ir suaugusi. Vaizdas iš pbt.padil.gov.au

Seksualinė reprodukcija yra plačiai paplitusi, nors ir beprotiškai, ir lengviau, ir efektyvesnė. Vienas iš seksualinio atgimimo privalumų yra tai, kad jis įveda specialią atrankos formą – seksualinę atranką, kuri padeda "įprastam" natūraliam atrankui išgryninti genofondą nuo kenksmingų mutacijų. Septynerių metų evoliucinio eksperimento su vabaliukais rezultatai Tribolium castaneum parodė, kad seksualinė atranka tikrai padeda sumažinti genetinę naštą ir apsaugo gyventojus nuo išnykimo. Tos iš eksperimentinių populiacijų, kuriose kiekvienai moteriai buvo keletas vyrų (tai reiškia, kad buvo pasirinkimas ir seksualinė atranka galėjo dirbti), sukaupta mažiau recesyvinių kenksmingų mutacijų nei populiacijose, turinčiose tą patį skaičių, bet ne perteklių vyrų.

Yra keletas hipotezių, paaiškinančių, kokia yra lyties naudojimas ir kodėl ji evoliucijos metu nėra išstumta paprasta ir patogesnė beprotiška reprodukcija (žr. Nuorodas naujienų pabaigoje). Kai kuriose iš šių idėjų yra empirinių įrodymų, o kiti yra pagrįsti tik formatais ir kompiuteriniais modeliais.

Remiantis viena iš hipotezių, vidutinio ir ilgo laikotarpio metu seksualinė reprodukcija yra naudinga gyventojams, nes ji suteikia seksualinės atrankos galimybę, kuri veiksmingai išvalo genofondą nuo kenksmingų mutacijų. Ši hipotezė atrodo gana tikėtina, vienintelis klausimas yra tai, ar seksualinė atranka šiuo požiūriu yra tikrai veiksminga. Teoriškai tai turėtų būti. Seksualinė atranka yra dėl lytinių partnerių pasirinkimo ir konkurencijos už juos. Pasirinkta lytis dažniausiai yra moterys, konkuruojančios ir viliojančios – vyrai, nors tai gali skirtis priklausomai nuo to, kurių reprodukcinių išteklių trūksta ir kurių gausa (žr.: Vyrai ir moterys keičia vaidmenis, kai oras keičiasi, "Elements", 27.12 .2012).

Vienu ar kitu būdu nepakanka, kad reprodukcinis organizmas atsinaujintų, kad pasiektų brandą: taip pat būtina įrodyti savo konkurencingumą tiesiogiai konkuruoti su savo pačių rūšimi. Logiška manyti, kad tokioje varžyboje "žmogaus genų kokybė" yra geriau ir išsamiau atskleista nei beasmeninėje kovoje su elementais. Net mažas defektas, kuris netrukdo išlikti, gali būti lemiamas, kai kalbama apie turnyrų kovą su kitais vyrais arba bandoma suvilioti ypač smulkios moterį.Todėl manoma, kad platesnis silpnai žalingų mutacijų asortimentas patenka į seksualinės atrankos "regėjimo lauką", palyginti su įprasta natūralia atranka, taigi vidutinis tėvas savo genomoje žymiai mažiau tokių mutacijų, nei vidutinis vyrų, kurie gyveno reprodukciniame amžiuje (JL Tomkins et al. ., 2004. Genic užfiksuoti ir išspręsti paradoksą).

Nepaisant šios idėjos nuoseklumo, empiriškai tai nebuvo lengva patvirtinti. Keletas evoliucinių eksperimentų, specialiai sukurtų bandymui, sukėlė prieštaringų rezultatų. Kai kuriais atvejais dirbtinis seksualinės atrankos padidėjimas (pvz., Padidinus vyriškų vyrų skaičių populiacijoje) padidino fizinę būklę, kitose – sumažėjimas.

Pagrindinis veiksnys, sukeliantis šią painiavą, atrodo, yra lytinis konfliktas (seksualinis konfliktas). Taip yra tokia situacija, kai optimali lyčių reprodukcinė strategija nesutampa, todėl pritaikymai, skatinantys vyrų tinkamumą, kenkia moterims (arba atvirkščiai). Pavyzdžiui, "Drosophila", intensyvi konkurencija moterims veda prie padidėjusios seksualinės veiklos vyrams vystymosi.Šiuo atveju, patelė piršlybų nuo didelio ankstyvo amžiaus ir nustatyti mažiau kiaušinių, kurie kenkia gyventojų, kaip visumos (žr. Moterys amžius lėčiau, jei ne konkuruoti dėl jiems: "Elements", 25.01.2014). Vyrai nerūpi: svarbu laimėti kitų vyrų konkurenciją apvaisinti daugiau moterų, net jei vidutinė vaisingumas kiekvienos patelės, nes šio nuosmukio šiek tiek.

Kitas vyrų prisitaikymo pavyzdys, kurį palaiko seksualinė atranka ir žalingas patelėms, yra toksinės medžiagos, esančios sėklinėse skysčiuose iš to paties vaisiaus skliauto. Šios medžiagos mažina moterų gyvenimą, tačiau padidina vyro galimybes tapti vieninteliu savo palikuonių tėvu. Moterys, savo ruožtu, plėtoja apsaugą nuo vyrų nuodų, tačiau ši apsauga nėra nemokama: už tai turite mokėti mažinant vaisingumą. Įdomu, kad visos šios problemos išnyksta pereinant prie monogamijos. Jei turite vieną seksualinį partnerį gyvenimui, jūsų reprodukcinė sėkmė yra lygi jo reprodukcinei sėkmei. Šiuo atveju atranka nebegali remti adaptacijų, kurios padidina vienos lyties tinkamumą, o tai kenkia kitai. Tačiau seksualinės atrankos galimybė už kenksmingų mutacijų atmetimą bus apribota (ar visiškai panaikinta,jei monogamiją papildo atsitiktinis partnerio pasirinkimas: gamtoje vargu ar įmanoma, bet eksperimente – prašome).

Minėtose evoliuciniuose eksperimentuose, kurie parodė neigiamą seksualinės atrankos poveikį fitnesui, konfliktas tarp lyčių labiausiai tikėtinas. Tuo pačiu metu genetinės naštos mažinimo poveikis buvo užmaskuotas lyčių konflikto poveikiu arba neturėjo laiko pasireikšti, nes tam reikia daugiau laiko. Taigi, norint įvertinti seksualinės atrankos poveikį kenksmingų mutacijų atmetimui, svarbu pasirinkti objektą ir sąlygas, kad konfliktas tarp lyčių būtų kuo mažesnis ir eksperimentas būtų atliekamas ilgiau.

Visus septynerius metus biologai iš Didžiosios Britanijos, Lenkijos, Šveicarijos ir Ispanijos atliko evoliucinį eksperimentą ramiam ir ramiam objektui, kuriame lyčių konfliktas praktiškai nebuvo išreikštas – mažas šakalas hruschak Tribolium castaneum (1 pav.). Eksperimento schema parodyta fig. 2

Pav. 2 Evoliucinio eksperimento schema. Vaizdas iš straipsnio diskusijoje Gamta

Eksperimentas buvo atliktas dviem versijomis (A ir B). Kiekviename variante dalyvavo šeši gyventojai.Trys iš jų sudarė palankias sąlygas seksualinei atrankai, kitose trejose – seksualinė atranka buvo sudėtinga ar neįmanoma. Seksualinės atrankos intensyvumas buvo nustatytas pagal vyrų ir moterų santykį. Visos kitos sąlygos, įskaitant veiksmingą gyventojų skaičių (efektyvus gyventojų skaičius), kiekvienoje alternatyvoje buvo vienodos.

A variante kiekvienoje kartoje dalyvavo 10 moterų ir 90 vyriškų (stipri lytinė atranka), o atvirkščiai – 90 moterų ir 10 vyrų (silpna lytinė atranka). Vyrai ir moterys buvo likę kartu savaitę, per kurią jie susivyniojo ir lydė kiaušinius. Anksčiau autoriai nustatė, kad viena vyrų hrushaka per savaitę tręšia vidutiniškai 50 moterų, jei ji turi neribotą prieigą prie jų ir netrukdo kitiems vyrams. Todėl menkojo reprodukcinio šaltinio, esančio bet kuriame iš patirties variantų, trūko. Tačiau pirmojoje byloje (10 moterų ir 90 vyrų) jis buvo labai didelis, o tai turėjo paskatinti intensyvią seksualinę atranką (dėl moterų selektyvumo ar tiesioginės kovos tarp vyrų – autoriai neatitinka šių detalių ir jie nėra tokie svarbūs) . Po savaitės tėvai buvo nuimami ir laukė dar 18 dienų, kol išaugo ir supjaustė kiaušinių lervos.Jaunuoliai buvo suskirstyti į vyrą ir moterį, o tada, kai suaugę vabalėliai iš jų pasiekė brendimą (tai užtruko dar 10 dienų), jie atsitiktinai parinko reikiamą vyrų ir moterų skaičių (10 + 90 arba 90 + 10) ir juos augino bendra kamera, kur jie susivienijo. Taigi, visas ciklas, atitinkantis vienos kartos, truko 35 dienas.

B variante kiekviena suaugusių vabaliukų veisimo etape sudarė 20 monogaminių porų (atsitiktinai pasirinktų moterų ir vyrų) arba 12 grupių, įskaitant vieną moterį ir penkias vyrus. Pirmuoju atveju seksualinės atrankos galimybė buvo visiškai pašalinta, antrojo seksualinio atrankos metu.

Kiekvieno eksperimento veiksmingumas buvo vienodas visoms populiacijoms. Jei nevienodas lyties santykis, faktinis skaičius skaičiuojamas pagal formulę 4FM / (F + M), kur F ir M yra moterų ir vyrų, dalyvaujančių veislei, skaičius. A variante jis buvo lygus 36, B variante jis buvo 40. Tiesa, ši formulė prisiima "tobulą" populiaciją, kurios vienodai tikėtina įtaka kiekvieno konkretaus lyties individo palikuonims. Tai neatsižvelgia į tai, kad seksualinė atranka gali sumažinti vyriškos lyties, kuri faktiškai dalyvauja veisiant, skaičių.Bet šiuo atveju netgi gerai, nes tai užtikrina patikimesnius rezultatus. Galų gale, didelis gyventojų skaičius savaime prisideda prie efektyvesnio silpnų mutacijų atmetimo (didelėse populiacijose genetinis dreifas yra silpnesnis, o atranka yra jautresnė mažiems fitneso svyravimams). Tyrimas buvo atliktas siekiant patikrinti, ar seksualinė atranka padeda atsikratyti žalingų mutacijų. Tokioje situacijoje teigiamas rezultatas tampa tik patikimesnis dėl to, kad realus veiksmingas skaičius populiacijose, turinčiose stiprią seksualinę atranką, gali būti mažesnis nei be seksualinės atrankos.

Pasibaigus pagrindiniam 7 metų trukmės evoliucinio eksperimento etapui, autoriai praleido dar trejus metus, kad įvertintų eksperimentinių populiacijų sukauptą genetinę apkrovą. Tai buvo padaryta matuojant inbreedijos depresiją (žr. Inbreediją). Tai vardas palikuonių tinkamumo mažėjimui glaudžiai susijusiose perėjimo vietose, pavyzdžiui, brolių ir seserų. Yra dvi pagrindinės inbreidijos depresijos priežastys. Abu yra susiję su tuo, kad inbreedija padidina palikuonių homozigotyvo lygį.Be to, kuo ilgiau kartojasi inbreeding, tuo aukštesnis yra homozigotumas. Pirmoji priežastis yra perėjimas prie homozigotinės recesyvinių kenksmingų mutacijų būklės (kai AA ir AA genotipai yra labiau tinkami nei aa). Antrasis yra susijęs su vadinamuoju dominavimu arba adaptyviu heterozigotinių pranašumu abiejuose homozigotuose (kai Aa genotipas turi aukštesnę fizinę būklę nei AA ir aa). Genetika ginčija, kuri iš priežasčių yra svarbesnė, ir šiandien ji yra daugiau ar mažiau tvirtai nustatyta, kad pirmoji. Atsižvelgiant į šią aplinkybę, reikėtų tikėtis, kad fitneso mažėjimo greitis inbredinėse linijose atspindės recesinių žalingų mutacijų genofondo skaičių.

Autoriai iš kiekvienos eksperimentinės populiacijos pagamino monogamines šeimas, kurias sudaro atsitiktinai atrinkti broliai ir seserys. Iš viso ištyrus 108 tokios šeimos iš populiacijų, turinčių seksualinę atranką, ir daugybę iš populiacijų be seksualinės atrankos. Iš kiekvienos poros palikuonių jie vėl atsitiktinai pasirinko brolią ir seserį, susikerta tarpusavyje ir pan. – 20 kartų.Inbreedija lėmė nuolatinį vaisingumo mažėjimą, ir galų gale atėjo laikas, kai šeima visai negalėjo pagimdyti palikuonių. Tokia šeima buvo laikoma "išnykusi".

Paaiškėjo, kad vabalas, paveiktiems pagrindinio etapo eksperimento stiprus seksualinis atrankos gyventojų, daug labiau atsparūs inbrydingas nei ta, kurioje seksualinis pasirinkimas yra susilpnėjęs arba pašalinamas. Pirma, vaisingumas sumažėjo lėčiau, o galutinis išnykimas įvyko vėliau. Inbredines šeima, pagaminti iš gyventojų, veikiamų seksualinės atrankos, truko kurio 8.87 kartų vidutiniškai, o 8 šeimų 108 gamindavo palikuonys net po 20 kartų giminingo poravimo, kai eksperimentas buvo nutrauktas. Tos šeimos, kurių protėviai gyveno septynerius metus be seksualinės atrankos, vidutiniškai išnyko 6,33 kartų, o dešimtoji karta išnyko.

Gauti rezultatai – svarus argumentas, kad seksualinė atranka iš tiesų yra veiksmingas valymas genofondą žalingų mutacijų, kad ilgainiui sumažina išnykimo gyventojų tikimybę. Nepaisant to, tai gali būti viena iš priežasčių, dėl kurių seksualinė reprodukcija ir izoliacija nuolat palaikoma evoliucijos metukad perėjimas prie bezdalio dauginimo ar dalogenogenezės dviguboms organizacijoms du kartus padidina reprodukcijos greitį.

Šaltinis: Alyson J. Lumley, Јukasz Michalczyk, James J. N. Kitson, Lewis G. Spurgin, Catriona A. Morrison, Joanne L. Godwin, Matthew E. Dickinson, Oliver Y. Martin, Brent C. Emerson, Tracey Chapman ir Matthew J. G. Gage. Seksualinė atranka apsaugo nuo išnykimo. Gamta. Paskelbta internete 2015 m. Gegužės 18 d.

Taip pat žiūrėkite seksualinės reprodukcijos evoliuciją:
1) Mielės turi lytinių santykių ne nuo gero gyvenimo, "Elements", 2012-04-18.
2) Bakterijų evoliucijoje horizontali genetinė mainai atlieka tokį patį vaidmenį kaip seksualinė reprodukcija aukštesniuose organizmuose, Elements, 2012 m. Balandžio 10 d.
3) eksperimentai įrodė vyrų naudojimą, "elementai", 2011-07-18.
4) Įvairi aplinka skatina lytinę reprodukciją, vienatūri – be asmetimo, "Elements", 2010 11/15.
5) Eksperimentai su kirminiais parodė, kad patinai yra naudinga, "Elements", 2009 10 10.
6) Horizontali genų mainai pakeičia rotifers seksualinę reprodukciją, "Elements", 2008.06.07.

Apie seksualinį pasirinkimą:
1) moteriškos išrankumas prisideda prie veisimosi, "Elements", 2009 12 25.
2) Placentras nepadeda grožio vyrams, "Elements", 2014-09-16.
3) Vyrai ir moterys keičia vaidmenis, kai oras keičiasi, "Elements", 2012 12/27.
4) Žagulės mažina seksualinės atrankos veiksmingumą blauzdose, "Elements", 2012.11.13.
5) Seksualinė atranka kelia iliuzijas, "Elementai", 2012 1 24.
6) Ichtiologai išsiaiškino, kodėl vyrams yra ūsai, "Elements", 2010.07.07.
7) Pirmą kartą sugebėjo atsekti selekcijos poveikį natūralioms vabzdžių populiacijoms, "Elements", 2010 06 09.

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: :???: :?: :!: