See, miks organismid hakkasid seksima, selle asemel, et lihtsalt aseksuaalselt paljuneda, nagu elu tegi miljardeid aastaid - ja see on ikkagi üherakuliste organismide ning mõnede taimede ja seente puhul - on endiselt mõistatus. Seksuaalne paljunemine arenes umbes miljard aastat tagasi või enam, hoolimata vajalikust lisaenergiast ja näiliselt takistustest vajaliku sobiva tüübi leidmisel. Valitsevate teooriate kohaselt sai sugu suurema geneetilise mitmekesisuse eeliste tõttu domineerivaks paljunemisvormiks, võimaldades järglastel kohaneda muutuva keskkonnaga ja hoides liike ühe sammu võrra ees vanemate katkuks arenenud parasiitidest.
Kuid uues ajakirjas PLOS Biology tutvustas teadlaste meeskond, keda juhtisid Prantsusmaal Montpellieri ülikool ja Austraalias Deakini ülikool, veel ühte põhjust, miks elu algas ja seksis: edasikanduvate, vähkkasvajate tekitajate oht.
"Me arvame, et seksuaalne paljunemine toimub selleks, et vältida sissetungi transmissiivsete isekasvate neoplastiliste petjate rakkude kaudu, mida edaspidi nimetatakse edasikanduvateks vähirakkudeks, " ütleb Montpellieri ülikooli evolutsioonibioloog ja uuringu juhtiv autor Frederic Thomas e-kirjas. "Meile teadaolevalt on see valikuline stsenaarium seksi esialgseks arenguks kogu elupuul uudne."
Vähk ei olnud probleem kõige varasemate eluvormide, prokarüootide ega üherakuliste organismide puhul, millel puudub raku tuum, näiteks bakterid ja arhaea. Need olendid paljunevad aseksuaalselt, tehes koopia oma ainsusest kromosoomist ja kloonides end sisuliselt.
Kuid asjad muutusid eukarüootide arenguga enam kui 2, 5 miljardit aastat tagasi. Need organismid sisaldavad tsentraalseid tuumasid, mis hõlmavad nende genoome kromosoomide komplektis. Eukarüootide rühmad ühinesid, moodustades esimesed mitmerakulised organismid - kogu keerulise elu eelkäijad Maal, taimedest putukateni ja roomajatest imetajateni. Kui need organismid paljunevad, saadakse kahelt paarilt geneetiline materjal, luues geneetiliselt ainulaadseid järglasi.
"Tundub, et seks on eukarüootsele elule üleminekut saatnud, vahetult eelnenud või tegelikult seda tähistanud, " ütleb Iowa ülikooli bioloogia dotsent Maurine Neiman, kes uurib seksuaalset reproduktsiooni, kuid polnud uues uuringus osalenud. Evolutsioonibioloogia suur küsimus on tema sõnul miks.
Seks on tõesti keeruline ja ebaefektiivne. Paljud organismid peavad investeerima bioloogilistesse ressurssidesse omadustesse, mille ainus eesmärk on kaaslase meelitamine, näiteks paabulinnu suled. Isegi kopulatsioon ise kannab riski. "Organismid on tihti sõna otseses mõttes üksteisega kinni ja see pole tegelikult eriti hea olukord, " nendib Neiman. Mõte, et olend, kes on piisavalt edukas reproduktiivse küpsuse saavutamiseks, tahaks segamini ajada geneetilise valemiga, on samuti veider. „Kui olete üles kasvanud ja olnud edukas, olete omamoodi kindel asi. Miks sa läheksid ja teeksid lapse teist erinevaks? ”
Geneetika segamise teel suurendab seksuaalne paljunemine elanikkonnas suuremat geneetilist mitmekesisust, piirates vähirakkude levikut kogu populatsiooni üksikisikute vahel. (Thomas jt / PLOS Biology 10.1371) Üks juhtiv teooria on tuntud Punase Kuninganna hüpoteesina. Idee viitab sellele, et mitmerakulise elu arenedes arenesid seda vaevavad parasiidid ja patogeenid. Kasutades sugu ainulaadsete geneetiliste tunnustega järglaste loomiseks, võivad mõned järglased omandada resistentsuse vigade vastu, mis muidu ohustavad terveid liike. Seksuaalne taastootmine on viis sammuna evolutsioonilisest võidurelvastumisest edasi. (Hüpoteesi nimi pärineb punase kuninganna avaldusest Alice'ile Lewis Carrolli raamatus Läbi vaateakna : "Nüüd, siin näete, on vaja kogu jooksmist, mida saate teha, et samas kohas hoida." )
Uus uuring viitab sellele, et vähirakke võib pidada veel üheks parasiidi vormiks. Kui varased rakud liitusid üksikute eukarüootsete organismide moodustamiseks, oleks neil organismidel olnud vaja kaitsta liikmesrakkude eest, mis keeldusid allutamast tervikule - „sisemistele peterakkudele“ ehk vähirakkudele. Varased mitmerakulised organismid oleksid samuti pidanud välja töötama kaitsemehhanismid teiste organismide pahaloomuliste rakkude sissetungimise või nakkushaiguste vastu.
Sellises varajases immuunsussüsteemis oleks olnud lihtsam eristada terveid rakke ja pahaloomulisi kasvajaid, väidab uuring, kui seksuaalne paljunemine tekitas järglasi, mis erinesid ümbritsevatest organismidest. Vähirakkude sihtimine oleks võinud tekitada soo omaksvõtu arengusurve, mis oleks sarnane parasiitide ja muude patogeenide survega.
"Pahaloomulistel rakkudel - vähemalt meie arvates - on evolutsioonibioloogias ja ökoloogias sama tähtsus kui mitte-iseparasiitidel ja seetõttu tuleks neid pidada sama oluliseks kui parasiite ja mikrobiotot, " ütleb Thomas. "Vähk ei ole ainult haigus, vaid ka evolutsiooniline jõud."
New Orleansi ülikoolis soo ja peremehe-parasiidi vastasmõju uurinud bioloogi Steve Johnsoni sõnul võiks see idee olla uus võimas evolutsiooni mõtlemise viis. "Mida rohkem ma sellele mõtlen, usun tõesti, et see võib olla väga oluline uus lähenemisviis, " ütleb ta meilisõnumis. "Mulle eriti meeldib, kui nad seovad Punase Kuninganna modelleerimise mõttega, et seksuaalne paljunemine vähendab unikaalset laadi parasiite - ülekantavaid vähirakke."
"Võite mõelda vähist kui sellest isekast nähtusest, mis sureb koos inimesega, " lisab Neiman. “Aga mis siis, kui see ei õnnestunud? Kuidas see evolutsioonimaastikku muudaks? ”
Oma artiklis kirjeldavad Thomas ja tema kolleegid evolutsioonimaastiku muutusi, mida nad eeldaksid, kas nende hüpotees on õige. Näiteks levivad vähkkasvajad on seksuaalselt paljunevates liikides tõenäoliselt haruldased ja see on tegelikult nii. On olemas vaid käputäis näiteid, näiteks Tasmaania kuradinäo kahjustused ja leukeemia mõnes karbis.
Samuti ennustas meeskond, et enamik aseksuaalselt paljunevaid liike oleks kas suhteliselt noored või spetsiaalselt vähile vastupidavaks kohandatud liigid. Ja tõepoolest, nad leidsid, et umbes pooled teadaolevatest aseksuaalsetest suguharudest on hinnanguliselt vähem kui 500 000 aastat vanad. "Ülejäänud 50 protsenti sugupuudest koosneb evolutsiooniliselt skandaalsetest" organismidest, mis on teadaolevalt mutageenide suhtes resistentsed, öeldakse uues artiklis. Sellised organismid võiksid Thomas sõnul olla väärt uurimist, et saada rohkem teada nende vähivastaste ravimite kohta meditsiiniliseks kasutamiseks.
Kuid seksi päritolu peetakse evolutsioonibioloogias raskeks probleemiks. Neimani hinnangul on uue teooria elemente, mis ei lähe päris kokku - vähemalt veel mitte. Näiteks tänapäeval olendite seas leviv vähk ei pruugi seda uut teooriat toetada.
„Universum, kus vähk seletas seksi, eeldaks, et need nakkavad vähid oleksid tõesti üsna tavalised, ” nendib Neiman. Ta imestab ka ühe teooria keskse eelduse üle, et vanemate ja järglaste geneetiline eristatavus oleks tegelikult vähivastase infektsiooni edukaks võitluseks tegur. "Ma ei ole kindel, et seda on hästi testitud ja see on väga oluline eeldus."
Thomas möönab, et tema meeskonna hüpotees tuleb valideerida eksperimenteerimise kaudu, mis praegu puudub. "Me pakume paberil välja mitu suunda selleks, kõige elegantsem oleks kasutada loomade kloonimist, et hinnata aseksuaalse paljunemisega seotud vähirakkude ülekandumise riski, " ütleb ta. Kui uus seksuaalse paljunemise teooria on õige, peaks tõenäosus, et ema edastab vähirakud oma järglastele, olema suurem, kui embrüo on ema siirdatud kloon, mitte geneetiliselt eristuv embrüo.
Meeskond töötab ka kloonitud hüdraga - mereorganismidega, mis sõltuvalt keskkonnatingimustest võivad paljuneda nii seksuaalselt kui ka aseksuaalselt. Deakini ülikooli eluteadlase ja uue uuringu kaasautori Thomas Madseni sõnul on eesmärk "proovida" nakatada "terveid kloonhüdrasid vähirakkudega ja uurida nende evolutsioonilist reageeringut." Kui uus sooteooria on õige, nakatunud hüdrad peaksid seksuaalse paljunemise valima aseksuaalsema asemel.
Kuid seksi päritolu on alati olnud räpane ja Neiman usub, et see jääb nii. "Ma arvan, et bioloogia keerukus ja lihtsalt segadus nõuab sageli seda, mida me nimetame pluralistlikuks või mitmekordseks seletuseks, " ütleb ta. "Ma ei usu, et kunagi saab olema üldine, elegantne, üksik ja lihtne lahendus."
