Біологи доводять, що найпростіші організми (теж) займаються сексом не тільки, щоб розмножуватися. Так вони «ремонтують» ДНК і зміцнюють імунітет — розповідаємо про нову гіпотезу

Автор:
Сергій Пивоваров
Дата:

Photo by DeAgostini / Getty Images / «Бабель»

Більшість біологів дотримуються теорії про те, що секс зʼявився й еволюціонував у природі виключно для того, щоб забезпечити генетичне різноманіття майбутніх поколінь і зробити їх більш сильними і стійкими, щоб вони змогли вижити. Група дослідників висунула нову гіпотезу про те, що на ранніх етапах еволюції метою спарювання було не розмноження. Наприклад, найпростіші організми на кшталт водоростей та інфузорії-туфельки «займаються сексом», щоб пережити несприятливі умови. Після спарювання у самок деяких комах зміцнюється імунітет, а у самців щурів краще працює і повільніше старіє мозок. «Бабель» переказує головні моменти нової гіпотези про еволюцію сексу, опублікованої у Quanta Magazine.

Секс — одна з найскладніших загадок біології. Адже спаровування як спосіб розмноження має масу недоліків: для цього потрібні дві особини, а в самому процесі вони можуть травмуватися або підхопити інфекцію від партнера. Чого не скажеш про безстатеве розмноження — клонування самих себе. Утім, незважаючи на ці переваги, безстатеве розмноження не є нормою. Приміром, серед рослин менше одного відсотка видів розмножуються у такий спосіб, а серед тварин — лише один із тисячі відомих видів.

У 1932 році Нобелівський лауреат, генетик Герман Мюллер заявив, що знайшов відповідь на це питання. Секс збільшує генетичну різноманітність у майбутніх поколіннях. Це дозволяє нащадкам пристосовуватися і виживати, роблячи їх сильнішими, швидшими та стійкішими до впливу навколишнього середовища. Цю гіпотезу висували й раніше, але завдяки авторитету Мюллера вона закріпилася в науковому світі на довгі роки.

Кейтлін Макдоноу вивчає еволюцію репродуктивних систем у Сіракузькому університеті та вважає таку гіпотезу неповною. «У дослідженнях часто не береться до уваги потенціал для отримання безпосередньої користі від спарювання конкретною особиною для самої себе». Тепер вона та інші дослідники переглядають теорію про те, як спаровування і повʼязані з ним клітинні та психологічні процеси впливають на окрему особину, а не на потенційне потомство. Цього питання вони вже частково торкалися у своєму торішньому дослідженні про одностатеву сексуальну поведінку тварин.

Біолог з університету Нью-Брансвік у Канаді Аврора Неделку вивчає один з найдавніших організмів — водорості з роду Volvox. Протягом більшої частини свого життя вони живуть із тим, що за людськими мірками можна назвати половиною геному: у них є тільки одна копія кожної хромосоми. У такому стані вони зазвичай розмножуються безстатевим шляхом.

Але щойно навколишнє середовище стає дуже теплим або в ньому виникає нестача азоту, ці водорості починають, по суті, займатися сексом. Зрештою у них зʼявляються клітини з двома наборами хромосом. Таким чином водорості допомагають одна одній «ремонтувати» пошкоджені ділянки ДНК, а їхня оболонка стає твердішою. Коли середовище знову стає сприятливим, клітини повертаються у початковий стан, і водорості припиняють спаровуватися.

Вивчаючи ці водорості, Неделку та її колеги припускають, що «на ранніх етапах еволюції метою спарювання було не розмноження, воно виникло під час еволюційного процесу, найімовірніше, як засіб для адаптивного реагування на стрес».

Гіпотезу про те, що в процесі еволюції парування допомагало організмам переживати «важкі часи», підтримує і біолог Франческо Катанья з університету Мюнстера. Він вивчає найпростіші одноклітинні організми — інфузорії-туфельки. Виявляється, під впливом стресу вони теж починають «займатися сексом», тільки самі з собою. Катанья помітив, що ті інфузорії, які самі себе запліднили, переживали несприятливі умови середовища краще за тих, що цього не зробили.

Звісно, інфузорії-туфельки й одноклітинні водорості це не ссавці. Але, цілком імовірно, що непряма користь від спарювання, не повʼязана безпосередньо з розмноженням — наприклад відновлення ДНК, може бути й у грибів, рослин і тварин.

Учені виявили «масу несподіваних позитивних сторін сексу» і в інших, більш складних організмів. Наприклад, самки мухи-дрозофіли та польових цвіркунів, які парувалися, жили довше за тих, хто цього не робив. Біолог Емі Вортінгтон з Крейтонського університету припускає, що велику роль в цьому відіграють гормоноподібні речовини простагландини, які містяться в сімʼяній рідини самців. А простагландин виробляється не тільки у цвіркунів і комах, але й у всіх тварин.

Леа Пайтер, професор психіатрії та неврології в Медичному центрі Векснера при державному університеті Огайо, разом зі своїми колегами довела, що під час спарювання у самців щурів відбувається стимуляція ділянок мозку, які відповідають за імунну систему. Це може означати, що спаровування допомагає захистити їх від інфекцій. Парування також може впливати на якість роботи їхнього мозку й уповільнювати його старіння.

Прихильники нової гіпотези про еволюцію сексу попереджають, що це «складне питання, яке потребує подальшого вивчення», і застерігають від будь-яких паралелей із стосунками між людьми. Аврора Неделку каже, що репортери часто запитують, чи означають її дослідження одноклітинних водоростей, що саме стрес змушує людей частіше займатися сексом. На що вона відповідає: «Ні, якщо тільки ви не одноклітинна водорість».