Motivul pentru care, în ceea ce privește evoluția, organismele fac sex poate părea destul de evident - o fac pentru a se reproduce. În mod clar, selecția naturală trebuie să favorizeze persoanele care se pot reproduce în locul celor care nu pot. Dar acestui lucru îi lipsește ideea. Pentru multe specii există o alternativă: reproducerea asexuată.

Deci, de ce a evoluat sexul în atât de multe specii? În mod surprinzător, nu există un singur răspuns clar la această întrebare. Într-adevăr, până în prezent, cercetătorii au dezvoltat mai mult decât 20 de ipoteze diferite. În ultimul timp, o serie de experimente au început să testeze aceste teorii, ducându-ne mai aproape de găsirea unei soluții.

La speciile asexuate, o femelă se reproduce fără contribuția genetică a unui mascul și face fiicele identice efectiv cu ea însăși. Oricine a cărui trandafir a fost distrus de păduchi de plante (alias: muște verzi sau afide) va ști cât de reușită poate fi această strategie.

Cheia problemei intelectuale este faptul că de multe ori bărbații nu investesc în descendenți. În timp ce mamele sexuale trebuie să producă atât fii, cât și fiice, o femeie asexuată poate face fiice singure. Dacă femelele sunt sexul care investește (produc ouă, hrănesc puii etc.), acest lucru face mult mai ușoară creșterea rapidă a populației: o femeie asexuată poate deveni două, două pot deveni patru, patru pot deveni opt etc. Acest lucru a fost confirmat de experimente comparând eficient gândacii asexuali cu gândacii sexuali din laborator.

În afară de mamifere (inclusiv oameni) și păsări, există specii asexuale în aproape fiecare grup taxonomic, inclusiv unii pești, reptile, plante și insecte - dar sunt mai puțin frecvente. Deci, în ciuda avantajelor reproducerii asexuale, acest lucru ne spune că pe termen lung, sexul câștigă.

Mutații proaste versus adaptare

Cercetările evolutive asupra problemei s-au concentrat în mare parte pe două clase mari de ipoteze. Ambele se bazează pe faptul că sexul generează variații prin amestecarea structurii genetice a părinților. Tu și cu mine nu suntem copii identice ale părinților noștri, în timp ce fetele unui afid asexual sunt.

Această variație se manifestă la nivel genetic: sexul generează unele organisme din cadrul speciei cu multe mutații dăunătoare și unele cu relativ puține. Susținătorii așa-numitelor teoria deterministică mutațională susține că, dacă organismele cu multe mutații au șanse de supraviețuire disproporționat de scăzute, multe mutații rele tind să dispară odată cu gazdele lor, generând un număr mare de organisme care sunt libere de astfel de mutații. La speciile asexuale, din cauza acestei lipse de variație, niciun individ nu este împovărat în special de mutații. În consecință, nimeni nu moare mutațional înlătură atâtea mutații dăunătoare.

Cu toate acestea, această teorie este tot mai mult pusă la îndoială, deoarece devine clar că multe specii sexuale, inclusiv insecte și plante, nu produc de fapt atâtea mutații dăunătoare pe cât le cere teoria.

O altă ipoteză puternică a concurentului afirmă că sexul permite unei descendențe să o facă adaptați-vă la schimbarea condițiilor. Experimentele confirmă faptul că membrii unei linii sexuale se adaptează de obicei mai repede decât membrii asexuați ai aceleiași specii atunci când condițiile se schimbă. Într-adevăr experiment de gândaci menționat mai sus a arătat că, dacă unei populații sexuale i se permite să evolueze în mod liber în timpul schimbării condițiilor, aceasta poate înlocui total populația asexuată.

Pot exista numeroase motive pentru care sexul facilitează adaptarea. De exemplu, imaginați-vă doi indivizi dintr-o populație asexuată care amândoi au o mutație bună, dar diferită. Deoarece ADN-ul lor nu se poate amesteca, descendenții lor ajung să concureze între ei (aceasta se numește interferență clonală) - nu veți obține niciodată beneficiile ambelor mutații la un singur individ. Cu toate acestea, într-o populație sexuală, ambele mutații bune își pot găsi drumul într-un singur individ. În acest fel, obținem beneficiul ambelor, ceea ce face adaptarea mult mai ușoară. Un studiu la nivel molecular publicat la 24 februarie a confirmat că sexul atenuează într-adevăr interferența clonală.

Teoria reginei: paraziți?

Deci creșterea vitezei de adaptare pare a fi o explicație destul de bună. Dar ce se întâmplă după ce a avut loc o schimbare de mediu și condițiile s-au stabilizat? Nu ar trebui să ne așteptăm ca asexuații să concureze din nou pe cei sexuali? Din acest motiv, mulți cercetători sunt din ce în ce mai atrași de ideea că variația creată de sex permite, de asemenea, speciilor să se adapteze în cursa armamentelor evolutive nesfârșite cu paraziții lor.

Acest tip de joc evolutiv al pisicii și al șoarecelui este cunoscut sub numele de Evoluția Reginei Roșii, din personajul din Alice în Țara Minunilor care a insistat că trebuie să fugi doar pentru a rămâne în același loc. Într-adevăr, genele legate de imunitate sunt unele dintre cele mai rapide evoluții pe care le avem. De asemenea este si dovezi recente că speciile pot crește cantitatea de amestecare genetică pe care o fac atunci când simt că sunt infectate cu un parazit. Aceasta înseamnă că descendenții lor vor fi și mai diferiți unul de celălalt și de părinții lor.

Știm, de asemenea, dezavantajele lipsei de variație a plantelor de cultură asexuate. De exemplu, atacul paraziților a dus la Foametea irlandeză de cartofi în 1845–49. În prezent bananele sunt sub amenințare din atacul unor numeroși paraziți fungici. Acest lucru este îngrijorător având în vedere că peste 95% din comerțul de export cu banane este de o singură tulpină asexuată (Cavendish).

Deci, organismele fac relații sexuale pentru a se asigura că descendenții lor nu vor fi distruși de boală - sau pentru a le face relativ liberi de mutații nocive? Aceste ipoteze nu trebuie să se excludă reciproc. Cercetătorii din domeniu sunt din ce în ce mai interesați de un fel de model hibrid.

În prezent, ne îndreptăm spre studii asupra evoluția sexului la nivel molecular - deci putem cartifica mutațiile exacte care se pierd sau se câștigă în timpul adaptării. Studiile despre soarta mutațiilor ca rezultat al co-evoluției gazdelor și paraziților sunt, de asemenea, chiar după colț. Cu toate acestea, rămâne o problemă majoră: înțelegerea de ce mai multe specii nu au ceea ce este mai bun din ambele lumi (așa cum au într-adevăr afidele) și au atât faze de reproducere sexuale, cât și asexuale.