Ez az, amiért az organizmusok elkezdenek szexelni, és nem pusztán az aszexuális szaporodást követik el, ahogyan az évek milliárd éve megtörtént - és az egysejtű organizmusok, valamint néhány növény és gombák esetében is ez még mindig rejtély. A szexuális szaporodás körülbelül egymilliárd évvel ezelőtt fejlődött ki, annak ellenére, hogy szükség van további energiára és a látszólag akadályozza a megfelelő társ keresését. Az uralkodó elméletek szerint a szex a reprodukció domináns formájává vált a nagyobb genetikai sokféleség előnyeinek köszönhetően, lehetővé téve az utódok számára, hogy alkalmazkodjanak a változó környezethez, és a fajokat egy lépéssel megelőzzék a paraziták előtt, amelyek a szülők pestisévé váltak.
A PLOS Biology új tanulmányában azonban a tudósok egy csoportja, a franciaországi Montpellier Egyetem és az ausztráliai Deakin Egyetem vezetésével egy másik okra utal arra, hogy az élet megkezdődött és folytatta a szexuális kapcsolatot: a transzmissziós, rákos fagyasztógépek fenyegetése.
"Azt sugalljuk, hogy a szexuális szaporodás az átvihető önző neoplasztikus csaló sejtek - továbbiakban transzmissziós rákos sejtek - inváziójának megakadályozása érdekében" - mondja Frederic Thomas, a Montpellier-i Egyetem evolúciós biológusa és a tanulmány vezető szerzője. "Tudomásunk szerint ez a szelektív forgatókönyv a szex kezdeti fejlődéséhez az életfa felett újszerű."
A rák nem jelentette problémát a legkorábbi életformák, prokarióták vagy egysejtű szervezetek esetében, amelyekben nincs sejtmag, például baktériumok és archaea. Ezek a lények szaporodnak az aszexuálisan, elkészítve egyedülálló kromoszómájukat, és lényegében klónozva magukat.
A dolgok azonban az eukarióták több mint 2, 5 milliárd évvel ezelőtti fejlődésével megváltoztak. Ezek az organizmusok központi magokat tartalmaznak, amelyek genomjukat egy kromoszómakészletben lefedik. Az eukarióták csoportjai összekapcsolódtak, hogy létrehozzák az első többsejtű organizmusokat - a Föld minden komplex életének elődeit, a növényektől a rovarokig és hüllőktől az emlősökig. Amikor ezek az organizmusok szaporodnak, a genetikai anyagot két hím adja be, genetikailag egyedi utódokat hozva létre.
"Úgy tűnik, hogy a szex az eukarióta életbe való átmenetet kísérte, közvetlenül megelőzte vagy ténylegesen jelölte meg" - mondja Maurine Neiman, az Iowai Egyetem biológiai docens, aki szexuális szaporodást tanulmányoz, de nem vett részt az új tanulmányban. Az evolúciós biológia nagy kérdése, miért.
A szex nagyon bonyolult és nem hatékony. Számos organizmusnak biológiai erőforrásokat kell befektetnie olyan tulajdonságokba, amelyeknek kizárólag a párjuk vonzására szolgálnak, mint például a páva tollak. Még a kopuláció maga is kockázatot hordoz. "A szervezetek gyakran szó szerint egymáshoz vannak ragasztva, és ez nem igazán nagy a helyzet" - mondja Neiman. Ugyancsak furcsa az az elképzelés, miszerint egy lény, amely elég sikeres a reproduktív érettség eléréséhez, megzavarja a genetikai formulát. „Bizonyára biztos vagy, ha felnőtt és sikeres volt. Miért mennél, és különböztetnél egy babát tőled? "
A genetika keverésével a szexuális szaporodás nagyobb genetikai sokféleséget eredményez a populációban, korlátozva a rákos sejtek terjedését a populáció egyedén. (Thomas és munkatársai / PLOS Biology 10.1371) Az egyik vezető elmélet a Vörös Királynő hipotéziseként ismert. Az ötlet azt sugallja, hogy amint a többsejtű élet kialakult, a paraziták és a kórokozók is kitörték. A szex felhasználásával egyedi genetikai tulajdonságokkal rendelkező utódok létrehozására egyes utódok ellenállást szerezhetnek a rovarok ellen, amelyek egyébként egész fajt fenyegetnének. A szexuális szaporodás arra szolgál, hogy egy lépéssel lépést tartsunk az evolúciós fegyverkezési verseny előtt. (A hipotézis neve a Vörös Királynő Alice-nek szóló kijelentéséből származik, Lewis Carroll című könyvében a Nézőablakban : „Most, itt van, látod, minden szükséges futáshoz szüksége van, hogy ugyanabban a helyen tartson.” )
Az új tanulmány szerint a rákos sejtek a parazita másik formájának tekinthetők. Ahogy a korai sejtek összeolvadtak, hogy egyetlen eukarióta szervezetet képezzenek, ezeknek az organizmusoknak meg kellett volna óvniuk azokat a tagsejteket, amelyek megtagadták az egésznek alárendelését - „belső csaló sejtek” vagy rákos sejtek. A korai többsejtű organizmusoknak védelmet kellene kifejleszteniük a más szervezetekből származó rosszindulatú sejtek vagy az átvihető rák ellen is.
Az ilyen korai immunrendszernek könnyebb idő lett volna megkülönböztetni az egészséges sejteket és a rosszindulatú daganatokat, állítja a tanulmány, ha a szexuális szaporodás olyan utódokat hozott létre, amelyek genetikailag különböznek a környező szervezetektől. A rákos sejtek megcélzása evolúciós nyomást hozhatott a nemek felkarolására, hasonlóan a paraziták és más kórokozók nyomásának.
„A rosszindulatú sejtek - legalábbis véleményünk szerint - ugyanolyan jelentőséggel bírnak az evolúciós biológiában és az ökológiában, mint a nem önálló paraziták, ezért azokat olyan fontosnak kell tekinteni, mint a paraziták és a mikrobiota” - mondja Thomas. "A rák nemcsak betegség, hanem evolúciós erő."
Steve Johnson, a New Orleans Egyetemen a szex és a gazda-parazita kölcsönhatások alakulását vizsgáló biológus szerint ez az ötlet az evolúció gondolkodásának hatékony új módja lehet. "Minél inkább gondolkodok rajta, azt hiszem, hogy ez egy nagyon fontos új megközelítés lehet" - mondja egy e-mailben. "Különösen szeretem, ha a Vörös Királynő modellezését összekapcsolják azzal az elképzeléssel, hogy a szexuális szaporodás csökkenti az egyedi fajta parazita, a transzmissziós rákos sejteket."
"A rákra gondolhat, mint erre az önző jelenségre, amely az egyénnél meghal" - tette hozzá Neiman. - De mi lenne, ha nem? Hogyan változtatná meg az evolúciós táj? "
A cikkben Thomas és munkatársai ismertetik az evolúciós táj néhány változását, amelyekre számíthatnak, ha hipotézisük helyes-e. A fertőző rákok például valószínűleg ritka lesznek a nemi úton szaporodó fajok esetében, és valójában ez a helyzet. Csak maroknyi példa létezik, mint például a tasmán ördög arc sérülések és egyes kagylókban leukémia.
A csoport azt is megjósolja, hogy a legtöbbszexuálisan szaporodó faj vagy viszonylag fiatal vagy fiatal, vagy kifejezetten a rákkal szembeni ellenálló képességűek. És valóban azt találták, hogy az ismert nemzetséges vonalok körülbelül felének becslései szerint 500 000 évnél fiatalabb. Az új cikk szerint „A törzs maradék 50 százaléka evolúciósan botrányos” szervezetekből áll, amelyekről ismert, hogy rezisztensek a mutagénekre. Az ilyen organizmusok - mondja Thomas - érdemes lehet tanulmányozni, hogy többet megtudjanak rák elleni védettségükről orvosi használatra.
De van egy oka annak, hogy a szex eredetét az evolúciós biológia nehéz problémájának tekintik. Neiman becslése szerint az új elméletnek vannak olyan elemei, amelyek nem egészen egészülnek ki - legalábbis még nem. A mai élőlények között például a ritka transzmissziós rákok nem támogatják ezt az új elméletet.
Egy „univerzum, amelyben a rák magyarázza a szexet, megköveteli, hogy ezek a fertőző rákok valóban meglehetősen gyakoriak legyenek” - mondja Neiman. Az elmélet egyik központi feltevése kapcsán azon töprengett, hogy a szülők és az utódok genetikai megkülönböztethetősége valójában tényező a rákos fertőzés sikeres leküzdésében. "Nem vagyok biztos abban, hogy jól tesztelték-e, és ez egy nagyon fontos feltételezés."
Thomas elismeri, hogy csapata hipotézisét kísérletezéssel kell igazolni, amely jelenleg hiányzik. "A papírban több irányt javasolunk erre, a legelegánsabb az állatklónozás használata az asexualis reprodukcióval járó rákos sejtek átvitelének kockázatának felmérésére" - mondja. Ha a nemi szaporodás új elmélete helyes, akkor annak valószínűségének, hogy egy anya rákos sejteket továbbad az utódjai számára, nagyobbnak kell lennie, ha az embrió az anya beültetett klónja, nem pedig egy genetikailag különálló embrió.
A csapat klónozott hidrákkal, tengeri szervezetekkel is dolgozik, amelyek a környezeti körülményektől függően szexuálisan és asexuálisan is szaporodhatnak. Thomas Madsen, a Deakini Egyetemen élő tudós és az új tanulmány társszerzője szerint a cél az, hogy „megpróbáljunk megfertőzni” az egészséges klónhidrákat rákos sejtekkel és megvizsgáljuk evolúciós válaszukat. ”Ha az új nemi elmélet helyes, a fertőzött hidráknak az szexuális szaporodást kell választaniuk az szexuális helyett.
De a szex eredete mindig rendetlen volt, és Neiman úgy gondolja, hogy így marad. "Úgy gondolom, hogy a biológia összetettsége és igazságtalansága gyakran azt igényli, amit pluralista vagy többszörös magyarázatnak hívunk" - mondja. "Nem hiszem, hogy valaha is lesz általános, elegáns, egyetlen, egyszerű megoldás."
