Казалось бы, все было бы так просто и логично, если бы в природе не было разделения на мужское и женское.
Зачем вообще необходимо половое размножение, если один организм может прекрасно делиться до скончания веков? Ведь поиск сексуального партнера требует времени и усилий.
А, если ты никому не нравишься или вообще никого не находишь, то ты вообще не размножишься.
Биологический смысл секса заключается в обмене генетическим материалом между двумя организмами.
Зачем вообще менять гены? Сначала я хочу провести несколько мысленных экспериментов.
Допустим, есть бактерия, которая размножается только делением.
Конечно, она живет не одна, а вместе со своими ближайшими родственниками образует популяцию.
Внезапно у наших бактерий произошла мутация.
Эта мутация очень полезна и дает нашей бактерии преимущество перед всеми остальными представителями популяции.
Но в то же время она приобрела еще одну мутацию, вредную.
И вред от этой мутации больше, чем польза от полезной.
Получается, что даже если эта бактерия и размножится, то она будет размножаться хуже других, и эта полезная мутация исчезнет из популяции.
Для следующего эксперимента нам понадобится немного теоретической подготовки.
Дело в том, что полезные мутации появляются гораздо реже, чем вредные.
Интуитивно понятно, что если вы случайно измените части чего-то, что работает, то легче сломать это, чем сделать лучше.
Итак, в этой же популяции есть обыкновенная, ничем не примечательная бактерия.
И вдруг у нее возникла вредная мутация.
Если мутация не очень вредна, то наша бактерия сможет размножаться, но вероятность того, что потом в том же месте произойдет обратная мутация и исправит старую, ничтожно мала, а значит, теперь все ее потомки будут нести эту мутацию.
.
В какой-то момент в потомственной линии снова произошла мутация, и с очень большой вероятностью она еще и вредна.
А это еще больше снизит пригодность линии.
Таким образом, из поколения в поколение бактерии будут отмирать, и в популяции больше не будет тех, у кого хорошие новые мутации, а будут те, которые умирают медленнее всех.
Если у двух разных организмов возникнут две полезные мутации, то мы никогда не получим организм, сочетающий их обе, потому что они не смогут ими обмениваться.
В любом случае проблему можно решить, позволив бактериям обмениваться генами.
В первом случае бактерия с полезной и вредной мутацией может заменить поврежденный ген нормальной версией другой бактерии и передать полезный ген своим родственникам.
Во втором случае, если ген поврежден, его рабочую версию можно позаимствовать у родственников, а плохо функционирующие гены можно оперативно заменить нормальными.
В третьем случае два организма могли бы обменяться своими улучшенными генами и передать их своим товарищам, от чего выиграет вся популяция.
И действительно, все бактерии могут обмениваться частями своего генома.
Это явление называется горизонтальным переносом генов (HGT).
Бактерия просто берет и передает другой участок своего генома, а другая берет его и использует как свой.
Именно ГГТ отвечает за устойчивость бактерий к антибиотикам.
Как только одна бактерия случайно становится устойчивой к лекарству, она быстро распространяет эту устойчивость на других.
Кстати, ГГТ между далекими организмами иногда путает все карты при реконструкции эволюции организмов .
Внедрение в более развитые организмы Как видите, с помощью HGT эволюция может начать работать не с отдельными геномами, а с генофондами целых популяций, как единого целого, объединяя разные варианты геномов и отбирая лучшие.
Но у HGT есть некоторые принципиальные ограничения, которые заслуживают отдельной статьи, и с его помощью невозможно будет полностью смешать геномы, а эффективность этого процесса всегда будет низкой.
А при слабом смешивании геномов удаление вредных мутаций и объединение полезных всегда будет неэффективно, а значит, появляются ограничения на сложность организмов.
Именно из-за этого бактерии не смогли стать большими и сложными.
Геномы крупнейших бактерий в 250 раз короче геномов человека.
Это значит, что те организмы, которые смогли стать сложными и большими (как мы с вами), изобрели лучший способ смешивания геномов.
И этим методом стал сексуальный процесс, или, проще говоря, секс.
Для начала уточню, что секс в биологии не всегда связан с размножением, это именно процесс полного смешивания геномов двух организмов, и существует несколько вариантов того, как он может происходить.
Например, во время секса у инфузорий две из них сближаются, обмениваются генами и разделяются, при этом никакого размножения не происходит. И делают они это в условиях голода или плохих условий жизни, когда есть смысл пробовать новые комбинации генов.
Кстати, природа приложила немало усилий для того, чтобы при формировании половых клеток гены отбирались случайным образом и независимо друг от друга.
Но для генов, расположенных рядом друг с другом, этого зачастую сделать невозможно, и они передаются вместе чаще, чем те, которые расположены далеко, а расстояние между двумя генами пионеры генетики определяли вероятностью их сцепленного наследования.
Почему при размножении у человека и всех других многоклеточных животных происходит половой процесс? Почему нет и не может быть такого варианта, чтобы, как инфузории, два организма встретились, обменялись генами и пошли дальше? Во-первых, существует проблема передачи изменений в геноме каждой из триллионов клеток нашего организма, но, что самое главное, многие их гены действуют в процессе развития, и если мы хотим модифицировать какую-то крупную структуру, например, глаз, то переделать взрослый глаз мы часто не можем, а необходимо, чтобы он развивался заново по несколько иной программе.
Поэтому логично осуществить половой процесс до начала развития организма, чтобы он полностью сформировался по новой генетической программе.
Почему существуют мужчины и женщины? Хорошо, тогда.
Зачем необходимо половое размножение, кажется, стало ясно.
Ну и зачем вам для существования мужчины и женщины? Ведь оказывается, что только половина особей непосредственно производит потомство.
Не было бы логичнее, если бы все друг друга оплодотворили и все забеременели? Тогда они будут размножаться в два раза быстрее.
Здесь есть одна интересная гипотеза.
Представим себе вид, имеющий половое размножение (то есть половой процесс, происходящий при размножении) и все представители которого являются гермафродитами, оплодотворяющими друг друга.
Такие виды действительно есть, но их немного.
Очевидно, что после секса представитель этого вида будет вынужден тратить много ресурсов на развитие потомства, для которого он является матерью.
Вклад самца в потомство значительно ниже вклада самки.
Самец должен производить только сперму, а самка должна выделять ресурсы на развитие потомства, пока оно не сможет прокормить себя.
Поэтому у таких видов иногда можно наблюдать борьбу за то, кто будет играть роль самца, ведь каждый хочет передать гены, не напрягаясь.
на фото два плоских червя дерутся на членах за право играть роль самца
А, если у всех представителей вида есть обе репродуктивные системы, то после каждого спаривания им придется тратить время и силы на воспитание потомства.
Если появится мутант, имеющий только мужскую репродуктивную систему, то он сможет оплодотворить множество других организмов, затрачивая мало ресурсов, а значит, у него будет много потомков и его «ген мужественности» быстро распространится по популяции.
В какой-то момент гемафродитов станет мало, и самцы уже начнут за них конкурировать, а поскольку роль самца они будут выполнять эффективнее, чем гермафродиты, то со временем последние станут самками.
P.S. В комментариях пишут о теории происхождения пола, которая гласит, что природа «экспериментирует» на мужчинах, а женщины генетически более стабильны, но я не нашел авторитетного подтверждения этой теории, да и вообще у нее много недостатки.
Например, оно совершенно не объясняет, как появились самцы и самки, а если что-то появилось в процессе эволюции, то «почему оно так устроено» равнозначно «как оно появилось», а не «что такое использование его», и, что самое главное.
Вообще говоря, пол многих организмов определяется не генетически, а под воздействием температуры, феромонов и черт знает чего еще.
А у некоторых оно может даже меняться на протяжении жизни.
Так что вариант «у самцов больше мутаций» здесь вообще не работает. П.
П.
С.
Прежде чем писать «автор лох, все работает по-другому», убедитесь, что у вас есть биологическое образование.
Теги: #эволюция #биология #популярная наука #биотехнология #секс #гендерные различия
-
Болинджер, Дуайт
19 Oct, 24 -
Семь Руководящих Принципов Itil 4
19 Oct, 24 -
Как Стать Этичным Хакером В 2022 Году
19 Oct, 24 -
Как Не Потерять Вещи
19 Oct, 24 -
И Трава Тогда Была Зеленее
19 Oct, 24 -
Олимпиада Фупм Мфти Для Школьников
19 Oct, 24
