Powód, dla którego organizmy uprawiają seks, z punktu widzenia ewolucji, może wydawać się dość oczywisty – robią to, aby się rozmnażać. Oczywiście dobór naturalny musi faworyzować jednostki, które potrafią się rozmnażać, a nie tych, którzy nie potrafią. Ale to nie ma sensu. Dla wielu gatunków istnieje alternatywa: rozmnażanie bezpłciowe.

Dlaczego więc seks wyewoluował u tak wielu gatunków? Co zaskakujące, nie ma jednej jasnej odpowiedzi na to pytanie. Rzeczywiście, do tej pory naukowcy opracowali więcej niż 20 różnych hipotez. Ostatnio rozpoczęto szereg eksperymentów testujących te teorie, przybliżając nas do znalezienia rozwiązania.

W gatunkach bezpłciowych samica rozmnaża się bez wkładu genetycznego mężczyzny i sprawia, że ​​córki są faktycznie identyczne z nią samą. Każdy, kogo róże zostały zniszczone przez wszy (alias: mszyce lub mszyce) będą wiedzieć, jak skuteczna może być strategia.

Kluczem do problemu intelektualnego jest fakt, że samce często nie inwestują w potomstwo. Podczas gdy matki seksualne muszą urodzić zarówno synów, jak i córki, aseksualna kobieta może sama urodzić córki. Jeśli samice są płcią inwestującą (składają jaja, karmią młode itp.), znacznie ułatwia to szybki wzrost populacji: jedna bezpłciowa samica może stać się dwiema, dwie mogą stać się czterema, cztery mogą stać się ośmioma itd. Zostało to potwierdzone przez eksperymenty skutecznie porównując chrząszcze bezpłciowe z chrząszczami płciowymi w laboratorium.

Oprócz ssaków (w tym ludzi) i ptaków, istnieją gatunki bezpłciowe w prawie każdej grupie taksonomicznej, w tym niektóre ryby, gady, rośliny i owady – ale są one rzadkie. Tak więc pomimo zalet rozmnażania bezpłciowego mówi nam to, że w dłuższej perspektywie seks wygrywa.

Złe mutacje a adaptacja

Ewolucyjne badania tego problemu w dużej mierze koncentrowały się na dwóch szerokich klasach hipotez. Oba opierają się na fakcie, że płeć generuje zmienność poprzez mieszanie genetycznego składu rodziców. Ty i ja nie jesteśmy identycznymi kopiami naszych rodziców, podczas gdy córki bezpłciowej mszycy są.

Ta zmienność przejawia się na poziomie genetycznym: płeć generuje niektóre organizmy w obrębie gatunku z wieloma szkodliwymi mutacjami, a niektóre ze stosunkowo niewielką liczbą. Zwolennicy tzw mutacyjna teoria deterministyczna argumentują, że jeśli organizmy z wieloma mutacjami mają nieproporcjonalnie niskie szanse przeżycia, wiele złych mutacji ma tendencję do wymierania wraz z gospodarzami, generując dużą liczbę organizmów wolnych od takich mutacji. U gatunków bezpłciowych, z powodu tego braku zmienności, żaden osobnik nie jest szczególnie obciążony mutacjami. W konsekwencji żadna śmierć mutacyjna nie usuwa tak wielu szkodliwych mutacji.

Teoria ta jest jednak coraz częściej kwestionowana, ponieważ staje się jasne, że wiele gatunków płciowych, w tym owady i Rośliny, w rzeczywistości nie wytwarzają tak wielu szkodliwych mutacji, jak wymaga tego teoria.

Inna silna hipoteza pretendenta głosi, że seks umożliwia linii dostosować się do zmieniających się warunków. Eksperymenty potwierdzają, że członkowie linii płciowej zwykle przystosowują się szybciej niż bezpłciowi członkowie tego samego gatunku, gdy zmieniają się warunki. Rzeczywiście eksperyment z chrząszczem wspomniane powyżej wykazało, że jeśli populacja seksualna może swobodnie ewoluować w zmieniających się warunkach, może całkowicie wyprzeć populację bezpłciową.

Może być wiele powodów, dla których seks ułatwia adaptację. Na przykład wyobraź sobie dwie osoby w populacji bezpłciowej, które mają dobrą, ale inną mutację. Ponieważ ich DNA nie może się mieszać, ich potomkowie w końcu konkurują ze sobą (nazywa się to interferencją klonalną) – nigdy nie uzyskasz korzyści z obu mutacji u jednego osobnika. Jednak w populacji płciowej obie dobre mutacje mogą znaleźć drogę do jednego osobnika. W ten sposób czerpiemy korzyści z obu, co znacznie ułatwia adaptację. Badanie na poziomie molekularnym opublikowany 24 lutego potwierdziło, że seks rzeczywiście łagodzi ingerencję klonów.

Teoria królowej: pasożyty?

Zwiększenie szybkości adaptacji wydaje się więc całkiem dobrym wyjaśnieniem. Ale co dzieje się po zmianie środowiska i ustabilizowaniu się warunków? Czy nie powinniśmy oczekiwać, że osoby bezpłciowe ponownie prześcigną osoby płciowe? Z tego powodu wielu badaczy coraz bardziej pociąga pomysł, że zmienność stworzona przez płeć umożliwia również gatunkom przystosowanie się w niekończącym się ewolucyjnym wyścigu zbrojeń z ich pasożytami.

Ten rodzaj ewolucyjnej gry w kotka i myszkę jest znany jako Ewolucja Czerwonej Królowej, od postaci z Alicji w Krainie Czarów, która upierała się, że trzeba biec, żeby pozostać w tym samym miejscu. Rzeczywiście, geny związane z odpornością należą do najszybciej rozwijających się, jakie mamy. Jest również ostatnie dowody że gatunki mogą zwiększyć ilość mieszania genetycznego, które przeprowadzają, gdy wyczują, że są zarażone pasożytem. Oznacza to, że ich potomstwo będzie jeszcze bardziej różnić się od siebie nawzajem i od swoich rodziców.

Znamy również wady braku zmienności w bezpłciowych roślinach uprawnych. Na przykład atak pasożytów doprowadził do Irlandzki głód ziemniaczany w latach 1845–49. Obecnie są banany pod groźbą przed atakiem licznych pasożytów grzybiczych. Jest to niepokojące, biorąc pod uwagę fakt, że ponad 95% eksportu bananów dotyczy tylko jednej odmiany bezpłciowej (Cavendish).

Czy zatem organizmy uprawiają seks, aby upewnić się, że ich potomkowie nie zostaną zniszczeni przez choroby – lub aby uczynić ich względnie wolnymi od szkodliwych mutacji? Hipotezy te nie muszą się wykluczać. Naukowcy w tej dziedzinie są coraz bardziej zainteresowani jakimś modelem hybrydowym.

Obecnie zmierzamy w kierunku studiów nad ewolucji płci na poziomie molekularnym – dzięki czemu możemy mapować dokładne mutacje, które zostały utracone lub uzyskane podczas adaptacji. Badania losów mutacji w wyniku koewolucji żywicieli i pasożytów są również tuż za rogiem. Pozostaje jednak poważny problem: zrozumienie, dlaczego więcej gatunków nie ma tego, co najlepsze z obu światów (jak w rzeczywistości mszyce), i ma fazy rozmnażania płciowego i bezpłciowego.