Hermafrodit solucanların yavruları nasıl farklı olacak? Seksin faydaları hakkında daha fazla veya daha azı daha iyidir. Erkeklerin çift fiyatı

Kendi kendine döllenen hayvanlar, diğer şeyler eşit olmak üzere, ikievcikli olanlardan iki kat daha hızlı ürerler. Doğada neden dioecy baskındır? Bu soruyu cevaplamak için yuvarlak solucan ırkları yapay olarak yetiştirildi. Caenorhabditis elegans Bazıları yalnızca çapraz döllenme uygularken, diğerleri yalnızca kendi kendine döllenme uygular. Bu solucanlarla yapılan deneyler, çapraz döllenmenin faydaları hakkında iki hipotezi destekledi. Bir avantaj, zararlı mutasyonların gen havuzunun daha etkili bir şekilde temizlenmesi, ikincisi ise popülasyonun değişen koşullara uyum sağlamasına yardımcı olan faydalı mutasyonların hızlandırılmış birikimidir.

Erkeklerin çift fiyatı

Neden cinsel üremeye ihtiyacımız var, neden erkeklere ihtiyacımız var? Bu soruların cevapları göründüğü kadar açık değildir.

Ünlü evrimci John Maynard Smith, kitabında bu sorunun ciddiyetine dikkat çekmiştir. Cinsiyetin Evrimi(1978). Maynard Smith, "seksin iki kat maliyeti" olarak adlandırdığı paradoksu detaylandırdı. Özü, diğer şeyler eşit olduğunda, eşeysiz üremenin (veya kendi kendine döllenmenin), erkekleri içeren çapraz döllenmeden tam olarak iki kat daha etkili olmasıdır (şekle bakınız). Başka bir deyişle, erkekler nüfusa çok pahalıya mal oluyor. Bunların reddedilmesi, üreme oranında ani ve çok önemli bir kazanç sağlar. Tamamen teknik olarak, dioecy ve çapraz döllenmeden aseksüel üreme veya kendi kendine döllenmeye geçişin oldukça mümkün olduğunu biliyoruz, bunun hem bitkilerde hem de hayvanlarda birçok örneği var (bkz., örneğin: Dev Komodo monitörünün dişileri kertenkele erkeklerin katılımı olmadan çoğalır, "Elementler" , 26.12.2006). Bununla birlikte, aseksüel ırklar ve kendi kendini dölleyen hermafrodit popülasyonları, bir nedenden dolayı, erkeklerin katılımıyla “olağan” şekilde üreyenlerin yerini almamıştır.

Neden onlara ihtiyaç duyuluyor?

Söylenenlerden, çapraz döllenmenin bazı avantajlar sağlaması gerektiği sonucu çıkar, o kadar önemlidir ki, erkeklerin reddedilmesinden kaynaklanan üreme verimliliğindeki çifte kazançtan bile daha ağır basarlar. Ayrıca, bu avantajlar bir milyon yılda bir değil, hemen ortaya çıkmalıdır. Doğal seçilim uzak ihtimalleri umursamaz.

Bu faydaların doğası hakkında birçok hipotez vardır (bkz: Eşeyli üremenin evrimi). Bunlardan ikisine bakacağız. Birincisi “Möller cırcır” olarak bilinir (bkz: Muller's cırcır) Bir cırcır, eksenin yalnızca bir yönde dönebildiği bir cihazdır. Bu fikrin özü, aseksüel bir organizmada zararlı bir mutasyon meydana gelirse, onun soyundan gelenler zaten ondan kurtulamayacaklar.Sonsuza dek tüm soyuna nesiller boyu bir lanet gibi aktarılacak (ters mutasyon olmadıkça ve bunun olasılığı çok küçük değilse) Eşeysiz organizmalarda seleksiyon sadece tek tek genleri değil, tüm genomları reddeder.Bu nedenle, bir dizi aseksüel organizma neslinde (belirli koşullar altında) sürekli olarak zararlı mutasyonlar biriktirebilir.Bu koşullardan biri, yeterince büyük bir genom boyutudur. , bu arada, genomlar diğer hayvanlara kıyasla küçüktür. Belki de bu yüzden kendi kendine döllenmeyi karşılayabilirler (aşağıya bakın).

Organizmalar eşeyli olarak çoğalır ve çapraz döllenme uygularsa, bireysel genomlar sürekli olarak dağılır ve karıştırılır ve daha önce farklı organizmalara ait olan parçalardan yeni genomlar oluşur. Sonuç olarak, aseksüel organizmaların sahip olmadığı özel bir yeni öz ortaya çıkar - Gen havuzu nüfus. Genler birbirinden bağımsız olarak çoğalma ya da yok etme olanağına kavuşur. Başarısız bir mutasyona sahip bir gen, seleksiyonla reddedilebilir ve belirli bir ana organizmanın kalan ("iyi") genleri, popülasyonda güvenli bir şekilde korunabilir.

Bu nedenle, ilk fikir, cinsel üremenin genomların "genetik yükten" arınmasına katkıda bulunduğu, yani sürekli ortaya çıkan zararlı mutasyonlardan kurtulmaya yardımcı olduğu, dejenerasyonu (popülasyonun genel zindeliğinde azalma) önlediğidir.

İkinci fikir birincisine benzer: Eşeyli üreme, organizmaların belirli bir çevrede yararlı olan mutasyonların birikimini hızlandırarak değişen koşullara daha etkili bir şekilde uyum sağlamasına yardımcı olur. Bir bireyin bir faydalı mutasyona sahip olduğunu, diğerinin bir başka mutasyona sahip olduğunu varsayalım. Bu organizmalar aseksüel ise, her iki mutasyonun da aynı genomda birleşmesini bekleme şansları azdır. Eşeyli üreme böyle bir fırsat sağlar. Bir popülasyonda ortaya çıkan tüm faydalı mutasyonları etkin bir şekilde "ortak özellik" haline getirir. Eşeyli üremeye sahip canlılarda değişen koşullara uyum oranının daha yüksek olması gerektiği açıktır.

Ancak tüm bu teorik yapılar belirli varsayımlara dayanmaktadır. Matematiksel modellemenin sonuçları, eşeysiz üreme veya kendi kendine döllenme ile karşılaştırıldığında çapraz döllenmenin yarar veya zarar derecesinin bir dizi parametreye bağlı olduğunu göstermektedir. Bunlar arasında nüfus büyüklüğü; mutasyon oranı; genom boyutu; zararlılık/faydalılık derecesine bağlı olarak mutasyonların nicel dağılımı; bir dişinin ürettiği yavru sayısı; seçim verimliliği (rastgele değil, genetik faktörlere bırakılan torunların sayısının bağımlılık derecesi), vb. Bu parametrelerin bazılarının sadece doğal değil, aynı zamanda laboratuvar popülasyonlarında da ölçülmesi çok zordur.

Bu nedenle, bu türden tüm hipotezler, teorik doğrulamalara ve matematiksel modellere çok fazla ihtiyaç duymaz (bunlardan zaten bol miktarda vardır), ancak doğrudan deneysel doğrulamaya ihtiyaç duyar. Bununla birlikte, şimdiye kadar bu tür pek çok deney yapılmamıştır (Colegrave, 2002. Seks, evrimdeki hız sınırını serbest bırakır // Doğa. V. 420. S. 664-666; Goddard ve diğerleri, 2005. Cinsiyet, deneysel maya popülasyonlarında doğal seçilimin etkinliğini artırır // Doğa. V. 434. S. 636-640). Oregon Üniversitesi'nden biyologlar tarafından yuvarlak solucan üzerinde yeni çalışma Caenorhabditis elegans, "çifte fiyatına" rağmen erkekleri terk etmeyen popülasyonlara avantaj sağlayan her iki mekanizmanın da etkinliğini açıkça gösterdi.

Erkeklerin rolünü incelemek için benzersiz bir nesne

Yorumları göster (22)

Yorumları daralt (22)

Makalenin neden cinsel üreme “itme” için oldukça basit bir açıklama daha dikkate almadığını merak ediyorum: daha zor koşullarda hayatta kalmak daha fazla erkeklik (veya isterseniz “erkeklik”) gerektirir? Onlar. hayatta kalma mücadelesinde ilk strateji, zorluklara dayanabilmek için aktiviteyi ve gücü arttırmaktır.

O. hayat ne kadar zorsa, erkekler o kadar "erkek" olacak ve sonuç olarak cinsiyet farkı o kadar güçlü olacaktır. Eh, aktif erkekler, elbette, dişileri daha aktif bir şekilde dölleyecektir. Dolayısıyla - ve ikiliğin güçlendirilmesi, tk. bir maço soyundan gelen, büyük olasılıkla, kendisi bir maço olacaktır.

Hayatın zorluklarıyla başa çıkmak için başka bir strateji de "dişi"dir, yani. uyarlanabilir kapasitenin maksimize edilmesi, "akışkanlık", "genetik hareketlilik". Bu, biyolojik ve kimyasal saldırılarla daha iyi başa çıkmanızı sağlar.

Bu stratejilerin doğası gereği zıt olduğu göz önüne alındığında (aktif başa çıkma ve pasif uyum), onları bir (başlangıçta hermafrodit) organizmada birleştirmek kârsızdır.

Sonuç olarak, başlangıçta hermafrodit bir popülasyon alırsak, üyelerini yeterince uzun bir süre yaşam için savaşmaya zorlayarak, sonunda ayrı bir cinsiyet popülasyonu elde ederiz. Ve zararlı mutasyonların birikmesinden/ortadan kaldırılmasından elde edilen tüm kazançlar sadece bir yan etki olacaktır.

Bundan ayrıca, aynı cinsiyetten popülasyonların, kişinin "kesinlikle ve herkes için" adapte olabileceği, yeterince istikrarlı veya "stressiz" varoluş koşullarında daha başarılı olması gerektiği sonucu çıkar. Koşullar genellikle öngörülemeyen şekillerde değişiyorsa ve değişiklikler hem fiziksel (sıcaklık, basınç, gıda üretimi) hem de biyokimyasal (gıda bileşimi, mikroorganizmalar) parametreleri etkiliyorsa, o zaman tek tipten iki farklı stratejiye sahip oldukça uzmanlaşmış taşıyıcılara sahip olmak çok daha faydalıdır. "evrensel" bir taşıyıcı, ancak etkisiz bir strateji.

Alexander, acaba bu deneyin bu yorumunu çürütebilir misin? Anladığım kadarıyla elde edilen verilerle çelişmiyor, ancak "genetik yararlılık" hakkında soyut argümanlar yerine, organizmanın elbette dolaylı olarak ilişkili olan basit ve anlaşılır fenotipik özelliklerini ön plana çıkarıyor. genotip.

Cevap vermek

• Belki bunda bir şey vardır ama "zararlı mutasyonların birikmesinden/ortadan kaldırılmasından elde edilen kazanç" hemen ve doğrudan kendini gösteren gerçek bir mekanizmadır ama sizin dediğiniz gibi kazanımın "bir şekilde" kendini göstermesi daha olasıdır. birkaç milyon yıl" , özellikle bunun için bir notta milyonlarca yıldan bahsettim. Hipotezinizi test etmek için, onu geliştirmeniz, resmileştirmeniz, bazı spesifik test edilebilir varsayımlar ortaya koymanız gerekir; en önemlisi, burada ve şimdi nasıl çalışacak?
  Ve "genetik fayda hakkında soyut akıl yürütme" notunda görmüş olmanız tuhaf: Ben tam tersini denedim - kararlı bir şekilde soyut akıl yürütmeden uzaklaşın, bu mekanizmalar (zararlı ve faydalı mutasyonların seçici "sıralaması") gerçekten burada ve şimdi çalışıyor; Görünüşe göre burada bir yanlış anlaşılma var.

  Cevap vermek

  • Görünüşe göre ifadeyi netleştirmem gerekiyor.

    1) Bana göre, genetik fayda hakkında akıl yürütme, kesin olarak tanımlanmış bir anlamda "soyut"tur - bu şekilde akıl yürüterek, belirli fiziksel/davranışsal mekanizmalardan soyutlarız. Bu mekanizmalar kesinlikle genlerle ilgilidir, ancak bu ilişki katı ve doğrusal değildir, bu nedenle davranış hakkında konuştuğumuzda genler hakkında neredeyse hiçbir şey bilmiyoruz ve bunun tersi de geçerlidir. Bu anlamda, bir yön hakkındaki bilgi, başka bir yön hakkındaki bilgiyle ilişkili olarak "soyuttur". Umarım bu ifade size itirazlara yol açmaz.

    2) Deney sonuçlarının kesin yorumuna katılmıyorum.

    Makaleyi bilerek yeniden okudum ve bana öyle geliyor ki "çapraz döllenme"yi "hayatta kalma stratejilerinin ayrılması" ile değiştirmek, içeriğini, ideolojisini veya sonuçlarını hiç değiştirmeyecek. Örnek olarak, burada birkaç "değiştirilmiş" alıntı verilmiştir:

    "Deneyin sonuçları şekilde gösterilmiştir. Bunlar, _hayatta kalma stratejilerinin ayrılmasının_ genetik yükle mücadelede güçlü bir araç olduğunu açıkça göstermektedir [okuyun - hayatta kalma verimliliği için mücadele]. _Hayatta kalma stratejilerinin ayrılması ne kadar etkili olursa_ o kadar iyi nihai sonuç (şekildeki tüm satırlar soldan sağa doğru artar.) Yapay olarak artan mutasyon oranı, ikili bir hayatta kalma stratejisine zorla aktarılanlar hariç, tüm solucan türlerinin dejenerasyonuna (uyumda azalma) yol açtı - " zorunlu melezler".

    "Mutajenezin yapay olarak hızlandırılmadığı ırklar için bile, hayatta kalma stratejilerinin ayrılmasının yoğunlaştırılması bir avantaj sağladı."

    "İki işletim sistemi kontrol türünden birinde ("zorunlu kendi kendine gübreleme"), mutasyon oranını artırmadan bile, ayrı hayatta kalma stratejilerinin başarısızlığının veya bunu yapamama durumunun dejenerasyona yol açması ilginçtir. Şekildeki eğrilerin üst çifti sıfırın altında yer almaktadır).

    Böylece bir milyon yıl beklemem gerekmiyor - gerekli deneyler _zaten_ yapıldı ve bahsettiğiniz makalede anlatıldı. Benim için problem ifadesinin orijinal formülasyonunu değiştirmek, onu organizmanın çevre ile belirli etkileşim sürecine ("hayatta kalma stratejisi") odaklamak ve çaprazlamanın "soyut" (_with_to_this_interaction_) mekanizmasına odaklanmak benim için yeterli. -gübreleme. Diğer her şey herhangi bir değişiklik yapılmadan bırakılabilir - bu makale, tüm bu deneyleri kendim icat etmiş ve yapmışım gibi fikrimi mükemmel bir şekilde gösterecektir. Ama neden aynı şeyi iki kez yapıyorsun? :))

    Bu arada, verdiğim akıl yürütmeye dayanarak, ikinci deney dizisiyle ilgili somut, doğrulanabilir ve çürütülebilir bir varsayım yapılabilir: Düşman bir çevrede hayatta kalma mücadelesinde, hayatta kalma stratejilerinin ikililiği, "dişi" stratejisinin aktivasyonu - örneğin, zararlı bakterileri "sindirim", onları kötü de olsa yiyeceğe dönüştürmek veya onlara uyum sağlamak ve bağışıklık geliştirmek. Bu nedenle, burada, bu koşullar altında, çapraz döllenmedeki artışın, erkeklerin “erkekliğindeki” bir artışla (büyük olasılıkla ilk deneyde olduğu gibi) bir artışla ilişkili olmayacağı beklenebilir. kadınların "kadınsılığı". İşte "burada ve şimdi nasıl çalışacak?" sorusunun cevabı. Makalede, bu an atlandı ("Solucanların deneysel popülasyonları tarafından seçilen seçeneklerden hangisi bilinmiyor").

    Cevap vermek

    • Belki, belki, ama buradaki asıl sorun, "çapraz döllenme"nin doğrudan gözlemlenebilir bir gerçek olmasıdır; çapraz döllenme oranı, doğru bir şekilde ölçülebilen bir miktardır. "Hayatta kalma stratejilerinin ayrılması", gördüğünüz gibi, bir tür yorum, özel olarak test edilmesi gereken bir tür hipotez olsa da. Sonuçta, hiç kimse solucanların bu tür bir ayrılma olasılığını ne ölçüde kullandığını (veya kullanmadığını) test etmedi veya ölçmedi.

      Cevap vermek

      • Makalede anlatılan deneylerden önce, çapraz döllenme hipotezi de sadece bir hipotezdi. Öte yandan, "hayatta kalma stratejilerinin ayrılması" açısından, çapraz döllenmeye geçiş doğal bir sonuçtur, dolayısıyla makalede anlatılan deneyler, tarif ettiğim hipotezin dolaylı bir teyidi olarak kabul edilebilir.

        Ve hipotezler ortaya koymazsanız, kontrol edilecek hiçbir şey olmayacaktır.

        Bu durumda, makalede açıklanan deneyleri basitçe tekrarlayabilirsiniz, ancak mekanik olarak gözlemlenebilir parametrelere (çapraz döllenme) değil, sürecin dinamiklerine odaklanabilirsiniz (_kim tam olarak_ - "erkekler" veya "dişiler" hayatta kalmaktan sorumludur. belirli koşullarda) ve elbette çok daha fazla zaman alan ve hassas deneyler gerektirecek olan biyokimya. Ama öyle görünüyor ki bir milyon yıl (veya 50 kuşak deneyci) beklemek zorunda kalacaklar...

        Teknik olarak, prensipte böyle bir deney için tüm unsurlar zaten orada: çok renkli floresan proteinler için genleri, yumurta ve sperm sentezinden sorumlu genlere bağlamanız ve ardından hangi rengin baskın olacağını görmeniz gerekiyor. verilen durum. Burada bariz bir fark yoksa, seks hormonlarının (testosteron ve östrojen analogları gibi) sentezinden sorumlu genlere yapışabilirsiniz.

        Bu arada, şu soruyla her zaman ilgilenmişimdir: Floresan protein genlerinin eklenmesinin ana genlerin veya izlenen moleküllerin işleyişini değiştirmediğini nereden biliyoruz? Yine de, bir organizma oldukça karmaşık bir sistemdir ve parlak bir protein için gen ekleyerek, genel olarak, yeni organizmanın orijinaline tamamen benzer olduğundan emin olamayız.

        Cevap vermek

        • "... makalede açıklanan deneylerden önce ve çapraz döllenme hipotezi de sadece bir hipotezdi ...". Bu doğru değil: C. elegans'taki cinsiyet belirleme sistemi bu makaleden çok uzaktır ve Brenner, bu solucanları bir model nesneye "dönüştürürken" çapraz döllenmeyi yalnızca erkeklerin sağladığını biliyordu. Bkz. http://wormbook.org/toc_sexdetermination.html.

          "Yorumlar" ile taşınmayın. Araştırmacıların kafasında belirli bir hipotez vardı ve bunu bir deneyde teste tabi tuttular. Sonuç farklı çıkarsa, hipotezin yetersiz çalıştığını kabul etmeye değer. Kendi hipoteziniz varsa - deneyin tasarımını geliştirin ve yürütün: hipotez, deneyi kendi devirmesi için dikte eder, tersi değil.

          "... floresan protein genlerinin eklenmesinin ana genlerin işleyişini değiştirmediğini nereden biliyoruz ...". Model nesneler için, flüoresan protein genlerinin hücrelerin işleyişi ve organizmanın bir bütün olarak işleyişi üzerindeki etkisinin etkisi kesinlikle bilinmektedir. Üstelik bu etki (Drosophila literatüründen bildiğim kadarıyla) orta derecede olumsuzdur. Ancak, göreceli (!) Uygunluğun birleşik belirlenmesi için uygun bir yöntemden bahsediyoruz.

          Cevap vermek

          • 1) Alexander ve benim cinsiyet belirleme sistemi hakkında konuştuğumuza neden karar verdiğinizi tam olarak anlamıyorum. Tartışmamızda çapraz döllenme, daha verimli hayatta kalmayı destekleyen uyarlanabilir bir özellik olarak görülüyordu.

            Makalenin yazarlarının konumu, daha uyumlu bireylerin daha sık çapraz döllenmeye sahip oldukları için, kabaca konuşursak, daha zor koşullarda hayatta kalmayı başaran bireylerin gen havuzlarını temizlemeleri gerektiğini “fark ettikleri” gerçeğine indirgendi. zararlı mutasyonlardan kurtulur ve faydalı olanları biriktirir ve hızla çapraz döllenmeye geçer.

            Aynı gerçeklerin farklı şekilde yorumlanabileceğine dikkat çektim - eğer cinsiyete bağlı iki hayatta kalma stratejisi varsa, o zaman hayatta kalmak için savaşma ihtiyacı bu stratejilerin aktivasyonuna ve bunun sonucunda cinsiyetler arasındaki farklılıkların güçlenmesine neden olur, ki bu da cinsiyetler arasındaki farklılıkların güçlenmesine neden olur. , aslında, çapraz döllenmeye yol açar.

            Bu açıdan bakıldığında, çapraz döllenme eğiliminin artması, kendi başına, "değiştirilmiş" alıntıların yardımıyla açıkça kanıtlanan hipotezlerden birine avantaj verilmesine izin vermemektedir. Onlar. araştırmacıların "kafasında olduğu" hipotezi aslında kanıtlanmadı - sadece ÇIKARILMADI. Aslında, reddedilmiş olsaydı, büyük olasılıkla hiçbir yayın olmazdı - beşeri bilimlerde olumsuz bir sonuçtan hoşlanmazlar. Ne yazık ki, önceden bir bağlantı sağlayamıyorum, ancak son zamanlarda "olumsuz" çalışmaların yayınlanması konusunda bir deney hakkında bir haber geldi.

            2) "Yorumlar" (yani teorik analiz), modern kesinlik ve mühendislik bilimlerini beşeri bilimlerden (biyoloji dahil) ayıran şeydir. Çünkü Ben eğitim açısından bir mühendisim, bu nedenle, başarılı bir deneyin altında da olsa genel bir akıl yürütme değil, olgunun arkasında titiz bir teorik model görmeye çalışıyorum.

            3) Hipotezimi test etmeme izin verecek bir deney tasarımı önerdim (floresan proteinler kullanarak "erkek" / "dişi" durumunun aktivitesinin göstergesi). Ama çünkü Ben bir mühendisim, biyolog değil, bu deneyi yapamam. Bu nedenle, hipotezim doğru olsa bile ve bu nedenle, evrim mekanizmaları hakkında çok daha derin bir anlayışa ulaşmayı sağlayacak olsa bile, çok uzun bir süre boyunca - biyologlardan biri 50-100 yıl boyunca "denizde" kalacaktır. aynı şeyi kendisi düşünmez. Sinir bozucu...

            Cevap vermek

            • Bu yorumlarla ilgili değil. Hipotezler ve testler var. Ayrıca, sonuçlar ve beklentiler arasındaki tutarsızlığı açıklamaya yönelik girişimler ve yeni deneyler kurmak için aşağıdaki öneriler bulunmaktadır. Deneyler kendiliğinden doğmaz - modern doğa bilimleri (biyolojiyi içerir) tümevarımcı bir yaklaşım üzerine inşa edilmez. (Lütfen kısaca biyolojiyi beşeri bilimlere atfettiğinizi ve o zaman doğa bilimlerinde ne bırakırdınız açıklayın.)
              Çapraz döllenme hakkındaki yorumum (Alexander'ın sözlerine ek olarak), bunun "doğrudan" ölçülebilir bir değer olduğunu göstermeyi amaçlıyordu, bu bir hipotez değil, bir faktör. Potansiyel olarak, "hayatta kalma stratejilerinin ayrılmasını yoğunlaştırmanızın" bu faktörle bağlantılı olduğunu iddia etmiyorum. Bir anlamda, hipoteziniz daha bilimsel olabilir; daha yanlışlanabilir ve daha bilgilendirici. Lütfen daha spesifik olarak formüle edin. Bana öyle geliyor ki 50-100 yıl beklemek zorunda kalmayacak: Geodakyan yakın bir şey ifade etti mi?
              Olumsuz sonuçların yayınlanmadığı gerçeğiyle ilgili. Örneğin, sizi şu makaleye yönlendiriyorum: http://site/news/431169. Orijinal (ve yaygın) fikir, dişi feromonların türe özgü çekicilerin rolünü oynamasıdır. Bu hipotez (böyle doğrudan bir formülasyonda) reddedildi, çünkü "koku" olmayan bireyler, herhangi bir erkek için, hatta farklı bir türden daha çekici ortaklar. BUNDAN SONRA, alternatif (ve daha bilgilendirici) bir hipotez formüle edildi ve onu test etmek için yeni deneyler yapıldı. Bu arada, diğer ilk hipotezler - enositlerin feromon üretimindeki rolü ve erkek feromonun eşcinsel temasları önlemedeki ve dişileri çekmedeki rolü - çürütülmedi ve bu nedenle deneyler hedeflendiği için çok güçlü GÜÇLENDİRME aldı. Bu hipotezlerin en derin sonuçları.

              Cevap vermek

              • 1) Diyalogumuzun sakin bir bilimsel tartışmaya "yönlendirmesinden" memnunum.

                Hipotezlerin geliştirilmesi ve deneysel olarak doğrulanması, herhangi bir bilimde gerekli bir aşamadır. Bütün soru, elde edilen sonuçların nasıl yorumlanacağı ve önceden bilinen bilgilerin toplamına nasıl uydurulacağıdır. Bu nedenle, kendim için, oldukça ciddi bir tahmin gücüne sahip hipotezler üretme yöntemlerinin olduğu ve deneysel onaylanmamanın (örneğin, mevcut ekipman parametreleriyle bir etkinin olmaması) veya olumsuz bir sonucun olduğu doğal bilimler olarak görüyorum. deneme, arama aralığını daraltan veya tersine genişleten yeni tahminler yapmanıza olanak tanır. Fizik kesinlikle bu tür bilimlere aittir; Son zamanlarda kimya da anladığım kadarıyla bu kritere uymaya başladı.

                Biyolojide (moleküler biyolojiden farklı olarak), ne yazık ki, şimdiye kadar, ideoloji hala 19. yüzyıl düzeyine oldukça yakın - burada hem zaten var olan veri dizisinin hem de neslin BENZERSİZ yorumlanması ve sistemleştirilmesi için yöntemler görmüyorum. büyük bir tahmin gücüne sahip hipotezler (Ohm kanunu veya Newton kanunları gibi). Bu nedenle, verileri biriktirmek için oldukça iyi gelişmiş yöntemlere sahip olan, ancak bu verilere dayanarak doğanın temel yasalarını tanımlamak için henüz güvenilir bir şekilde çalışan yöntemler geliştirmemiş olan beşeri bilimlere atıfta bulunuyorum. Biyolojinin en temel yasası - evrim yasası - bile tanımlayıcıdır ve yaratılışçılık ve akıllı yaratılış gibi "yorumların" var olmasına izin veren hiçbir öngörü gücüne sahip değildir. Açıktır ki, evrim yasası, Ohm yasasıyla aynı öngörücü güce sahip olsaydı, bu tür "yorumlar" uzun zaman önce ortadan kalkmış olurdu.

                2) "Bir anlamda hipoteziniz daha bilimsel, yani daha yanlışlanabilir ve daha bilgilendirici olabilir. Lütfen daha spesifik olarak formüle edin. Bana öyle geliyor ki 50-100 yıl beklemeniz gerekmeyecek: Geodakyan mı? yakın bir şey söyle?"

                Geodakyan'ın makalesinin metnine bakılırsa (http://vivovoco.rsl.ru/VV/PAPERS/NATURE/VV_SC30W.HTM), onun konumu gerçekten de benim ifade ettiğime oldukça yakın, ancak benim görüşümden oldukça önemli olanlar da var. bakış açısı vizyon, farklılık. En önemli şey, Geodakyan'ın kendi kavramını dış çevreye "bağlaması", ben aynı kalıpları vücudun işleyişinin moleküler ve biyokimyasal mekanizmalarından türetmeye çalışıyorum. Ne de olsa, çevre ile etkileşime giren nüfus değil (bir bakteri kolonisi tarafından oluşturulan meyve veren bir vücuttan bahsetmiyorsak), ancak her organizma "kendi başına". Ve "doğru" teori, gözlemlenen süreçleri (çevrenin durumuna bağlı olarak nüfus dinamikleri) tam olarak diğer organizmaların varlığı hakkında HİÇBİR ŞEY bilmeyen AYRI bir organizmanın (erkek, dişi veya hermafrodit) özelliklerinden türetmelidir.

                Buna göre, şu soruyu cevaplamaya çalışıyorum: "Başlangıçta hermafrodit veya partenogenetik bir organizmada çevrenin etkisi altında, cinsel dimorfizme eğilimi artıran moleküler genetik ve biyokimyasal süreçler nelerdir?"

                Bu soruyu yanıtlamaya çalışırken, tek hücreli organizmalardan çok hücreli organizmalara geçişte, üremenin ilk "fikrinin", tek hücreli organizmalardakiyle aynı mekanizmayı - bölünme veya tomurcuklanmayı - kullanmak olduğu varsayımını ortaya koydum. (Her normal mühendis gibi, doğa oldukça tutucudur ve ciddi bir sebep olmadan yeni bir şey ortaya çıkarmaz :)).)

                Bu mantığı takip ederek, ilk çok hücreli organizmaların, tomurcuklanma/bölünmeden uzaklaştıktan sonra, partenogenezi, yani. Genetik bilgiyi özel bir yapının - üreme organları - arkasına aktarma işlevini "sabit". Büyük olasılıkla, bu, hayvanlara ve bitkilere bölünme aşamasından bile önceydi, bu nedenle "bugünün" partenogenezi, sadece eski mekanizmaların bir hatırasıdır. "Birincil partenogenez"in, işlevselliklerinde yalnızca "biraz" farklılık gösteren "pratik olarak eşit" iki germ hücresini içermesi mümkündür.

                Aynı zamanda, ana adaptasyon/hayatta kalma stratejileri - "mücadele" ve "adaptasyon" - büyük olasılıkla hala tek hücreliler tarafından "icat edildi", ancak elbette en genel biçimde. Bunun yerine, ciddi stratejiler yerine "genel fikirler" olarak adlandırılabilir. Öte yandan, HER tek hücreli organizmanın bir dereceye kadar bu stratejilerin HER İKİSİNİN de taşıyıcısı olmaya zorlandığı açıktır.

                Bununla birlikte, çok hücreli organizmalarda hafıza kapasitesi ve organizasyonun karmaşıklığı, tek hücreli organizmalardan çok daha yüksektir, bu nedenle, çok hücreli organizmalara geçerken, ilk olarak, bu stratejileri karmaşıklaştırmak ve geliştirmek ve ikinci olarak, özel "hafıza bankaları" tahsis etmek mümkün hale geldi. onların depolanması için. Hayatta kalmak için bu stratejilerin temel önemi göz önüne alındığında, sonunda, bu bellek bankalarının genotipin, üreme organlarının aktarımı açısından en güvenilir yere "yerleştirilmesi" şaşırtıcı değildir: zeki ya da güzel olmayabilir, ama her koşulda hayatta kalabilmelisin."

                Bir sonraki mantıklı adım, hermafroditizmdi, yani. tek bir organizma içinde her iki stratejinin optimizasyonunu en üst düzeye çıkarma girişimi. Bu aşamada, gonadlarda sabitlenmiş hayatta kalma stratejilerindeki farklılıkların birikmesinden kaynaklanan, döllenme ile ilgili germ hücreleri arasındaki farklılıklarda bir artış oldu. Sonunda, "genetik optimizasyon", hem yapıları hem de işlevleri bakımından açıkça farklı olan yumurta ve spermlerin ortaya çıkmasına neden oldu.

                Ve son adım, cinsel dimorfizmin (ve buna bağlı olarak, hayatta kalma stratejilerinin taşıyıcılarının fenotipik ayrımı), başlangıçta çapraz döllenmenin yoğunlaştırılması ve daha sonra nüfusun sabit bir erkek ve dişi bölünmesi şeklinde sabitlenmesidir. .

                Bu modelin avantajı, benim açımdan, yukarıda açıklanan (tek hücreli olanlardan başlayarak) cinsel bölünmenin tüm evrim sürecinin matematiksel modellemesini gerçekleştirmesine izin vermesidir, modelde sadece birkaç basit ve açıkça formüle edilmiştir. prensipler.

                Öte yandan, bu modele dayanarak, hem evrimin ana aşamaları (zaten bilinen paleontolojik veriler temelinde doğrulanabilir) hem de savaşmak zorunda kalan modern organizmaların fizyolojisi hakkında doğrulanabilir ve reddedilebilir tahminlerde bulunmak mümkündür. hayatta kalmak için. Özellikle, daha önce belirttiğim gibi, tahminlerden biri, çeşitli çevresel tehditlerin varlığında, germ hücrelerinin oluşumuyla bağlantılı farklı genetik mekanizmaların aktivasyonunda kendini göstermesi gereken farklı hayatta kalma stratejilerinin dahil edilmesi gerektiğidir. Ve bu da (en azından biyokimyasal düzeyde) cinsiyet farklılıklarında (başlangıçta hermafrodit organizmalarda) bir artışa ve sonuç olarak çapraz döllenmede bir artışa yol açmalıdır.

                Doğru formüle edilirse, bu aynı modelin uzun vadeli elverişli çevresel koşullar altında çapraz döllenmeden partenogenez/hermafroditizme geçişe de izin vereceğini umuyorum. Bu arada, bundan, nüfusun "kadın" bileşeninin güçlendirilmesinin bir sonucu olarak, refahının çok uzun olması durumunda toplumun durgunluğu ve çürümesinin kaçınılmazlığı hakkında bir sonuç çıkarabiliriz. .

                3) "Olumsuz sonuçların yayınlanmaması ile ilgili olarak."
                Örneğiniz çok başarılı değil - bu sadece "olumlu" bir sonucun bir örneğidir, yani. REDDETMELER (yüksek oranda beklenen bir sonucun doğrulanmaması) artı ayrıca yeni bir mekanizmanın tanımlanması.

                Negatif bir sonuç, doğrulanabilecek VEYA doğrulanamayacak bir varsayımda bulunmanız ve bu varsayımın doğrulanmamasıdır. Bu durumda, eğer çapraz döllenme artmazsa sonuç negatif olacaktır (ve feromonlarla yapılan deneylerin aksine, bunun için hiçbir deneysel önkoşul olmadığı için, hiç kimse bunun _koşullar altında_ artması ZORUNLU olduğunu beklemiyordu).

                Cevap vermek

              • Gecikme için özür dilerim, uzun bir cevap için vaktim olmadı...

                1.1) Bilim mantığının ortak anlayışının size ve bana çok yakın olmasına sevindim. Bununla birlikte, "elde edilen sonuçların nasıl yorumlanacağı ve önceden bilinen bilgilerin toplamına nasıl uydurulacağı" sorusuna ilişkin yargı bana biraz garip görünüyor. "Bilgi toplamı"nın ne olduğu açık değil mi? "Bizim fikrimiz..." veya "teorik temel" mi demek istediniz? Yorumlarla ilgili bir soru var mı? Bunun yalnızca paradigma değişimi dönemlerinde meydana geldiğini söyleyebilirim. Geri kalan zaman, cevap, bu deneylerin test etmeyi amaçladığı hipotezini veren mevcut paradigma tarafından verilir. Fark ettiğiniz gibi, orijinal hipotezin bir reddi alınırsa, bu yeni bir arayışa yol açar (kriz zamanlarında bir paradigma kaymasına kadar, yani deneylerde önümüzde göründüğü şekliyle paradigma ve "gerçeklik" arasındaki artan çelişkiler).

                1.2) "Biyolojide ... ne yazık ki, şimdiye kadar, ideoloji hala 19. yüzyılın seviyesine oldukça yakın - burada hem mevcut veri dizisinin hem de hipotezlerin üretilmesinin EVRENSEL yorumlanması ve sistemleştirilmesi için yöntemler görmüyorum. büyük tahmin gücü ..."
                Size tamamen katılıyorum ve size ağıt yakıyorum: Biyolojinin BAZI alanları Popper'ın bilim "ideali"nden uzaktır. Fakat hepsi değil. Moleküler biyoloji ve hücre biyolojisinin diğer bölümlerine ek olarak, modern biçiminde ekoloji bilimi, immünoloji, mikrobiyoloji, fizyoloji, genetik vb. bölümleri postpozitivizm ilkelerine göre yaşar. Birçok evrimsel bölümde bariz büyük boşluklar mevcuttur. Ek olarak, örneğin, tanımlayıcı sistematikte, hipotezler hiçbir şekilde formüle edilmez (ki bu hiçbir şekilde biyoçeşitliliği tanımlama görevine zarar vermez).
                Bununla birlikte, beşeri bilimlere "bir kişiyi manevi, zihinsel, ahlaki, kültürel ve sosyal faaliyetleri alanında inceleyen disiplinler" denir. Bu, bilimsel yöntemin yasalarına göre işleyen bazı alanları ve aynı zamanda esasen metafizik disiplinleri de içerir. Bu nedenle, biyolojiyi beşeri bilimlere atfetmek şüphelidir.

                2) "Ve "doğru" teori, gözlemlenen süreçleri... tam olarak AYRI bir organizmanın özelliklerinden türetmelidir..."

                Bu cümle bana açık değil:
                "Doğru" teori ne anlama geliyor?
                - Peki ya sistemlilik ilkesi?

                Genel araştırma sorunuz anlaşılabilir, ancak aşağıda orijinal soruyla hiçbir mantıklı bağlantı görmediğim bir dizi argüman var. Soru mekanizmalarla ilgili, varsayımlar üreme stratejilerinin evriminin seyriyle ilgili.
                Varsayımların ilk paragrafına: Bu kadar uzak bir geçmişin organizmalarının üreme stratejileri hakkındaki hipotezlerinizi nasıl test edebileceğiniz açık değil. (Modern materyallerin burada yardımcı olması muhtemel değildir, ancak yosun bu cinsiyet ayrımı süreçlerini "simülasyona" izin verecektir).
                Aşağıdaki ifadelerin şekli, bunların tahrif edilmesine izin vermez. Lütfen bunların nasıl reddedilebileceğini açıklayın. Ayrıca, "genel fikirler", "bellek kapasitesi" nedir?
                Genel yorum: "Partenogenez" ve "hermafroditizm" kavramlarını kendiniz için net bir şekilde yeniden tanımladınız. Partenogenezde (genel anlamda), sadece bir germ hücresi gereklidir. Hermafroditler (genel anlamda) iki tür gonada sahiptir ve hem sperm hem de dişi germ hücreleri üretir. Hermafroditizm (farklılaşmış) gametlerin ortaya çıkmasından nasıl önce gelebilir?
                Evrimsel süreçlerin modellenmesiyle ilgili paragraf net değil. Modelleme neden gereklidir? Tam olarak ne modellenecek?
                "Test edilebilir ve çürütülebilir tahminler" ile ilgili paragraf bana sadece test edilebilir ifadeler içeriyor gibi görünüyor.

                3) "Erkekler için kokusuz dişiler ilgilendirmiyor" beklentisi doğrulanmadı. Araştırmacılar şaşırdı. Genel sorunun formülasyonunu ve test edilen hipotezi değiştirmek zorunda kaldılar.

                Cevap vermek

                • İlginç sorular için teşekkürler. Cevap oldukça hacimli çıktı, bu yüzden onu formüle etmek zaman aldı.

                  1) İleride yanlış anlaşılmalara mahal vermemek için, genel kabul görmüş olanla örtüşmeyebilecek kişisel bakış açımı burada ifade ettiğimi vurgulamak istiyorum. Kişi katı bir stile bağlı kalırsa, bu tür tutarsızlıkların her durumda, mesajların hacminde önemli bir artışa ve metnin okunabilirliğinde bozulmaya yol açacak terimlerin ve tanımların açıklamaları yapılmalıdır. Yine de diyalogumuz, katı bir bilimsel yayına değil, özgür (bilimsel olarak doğru olsa da) bir konuşmaya daha yakındır.

                  Bunu göz önünde bulundurarak, bir yandan muhatabın bunu neden bu şekilde yaptığımı bağlamdan bağımsız olarak anlayabileceğini veya cevabını alacağı belirli bir soru soracağını umarak bu tür açıklamaları kasıtlı olarak atlıyorum. "a priori açıklamadan" daha az alan.

                  Bu nedenle biyolojinin "beşeri bilimleri" hakkındaki pasajım, bilimleri, çalışma amaçlarından ziyade paradigmalarının "etkililiğine" göre "içsel" sınıflandırmama atıfta bulunur. Landau genellikle bilimleri yalnızca doğal, doğal olmayan ve doğal olmayan olarak ayırdı :))

                  2) "Bilgi toplamının" ne olduğu açık değil mi?

                  Benim için, bilinen gerçeklerin bir koleksiyonudur (her şeyden önce, "bilimsel bilgi miktarı" hakkında konuşursak, bilimsel olarak kurulmuş), ayrıca bu gerçekleri işlemek için kanıtlanmış yöntemler ("mantık") ve bunlar hakkında yapılan tahminler. bu gerçekler ve mantık temelinde. Açıkçası, bu tanım hem "bizim fikrimizi ..." hem de "teorik temeli" içerir, çünkü pek çok teori "hakkında fikirler" üzerine kuruludur.

                  Öte yandan, derin inancıma göre, kuantum mekaniğinin ve görelilik teorisinin ortaya çıkışının neden olduğu şoktan daha az önemli olmayan, paradigmalarda radikal bir değişiklik aşamasındayız. Bu değişiklik, yaşamın ve bilincin fiziksel süreçler, yani. fiziğin biyoloji ve ruh alanına "genişlemesi".

                  Belki de kendimi çok fazla aşıyorum. Birikmiş gerçeklerin ve çözülmemiş sorunların baskısı, aslında, biyolojiyi biyolog olmayanlardan güvenilir bir şekilde koruyan "dükkan sınırları" (en azından aynı terminolojide) tarafından engellenmiştir, ancak benim için bu paradigma değişikliğine ihtiyaç olduğu açıktır. Bu sürecin, yaşamı ve bilinç fenomenlerini inceleyen bilimlerden gelen verilerle uyarılması gerektiği benim için daha az açık değildir. Bu nedenle, benim için, bu bilimlerin elde ettiği verileri yorumlama sorunu oldukça alakalı - tıpkı bu bilimlerin mevcut paradigmalarının sunduğu cevapların koşulsuz doğruluğuna dair şüpheler gibi. Ve dürüst olmak gerekirse, bu cevaplar çok sık sunulmuyor ...

                  3) "- "Doğru" teori ne anlama geliyor?"

                  Katılıyorum, "hakikat" kullanılmalı, anlamı açıkça belirtilmelidir. Bu durumda, bilgimizin ve fikirlerimizin sınırlamaları göz önüne alındığında, a) en büyük tahmin gücüne sahip olan ve b) temelde yanlışlanamayan "doğru" (daha doğrusu "en doğru") teoriyi düşünmeyi öneriyorum. TÜM şu anda mevcut bilgi ve teknik yetenekler. Burada "hepsi" sözcüğü temelde önemlidir - formüle edildiği bilim bölümünün (örneğin biyoloji) paradigması temelinde yanlışlanamayan bir teori, diğer bilimlerin mantığı veya gerçekleriyle çelişebilir (çünkü örneğin, fizik veya sibernetik).

                  4) Benim önerdiğim "evrimsel" hipotezin yanlışlanma olasılığı sorusu muhtemelen en ilginç olanıdır. Burada periyodik olarak "mühendis" ve "biyolog"un yaklaşımlarındaki farklılıklara rastlayacağız ve bu yaklaşımların ortak bir paydada buluşması biraz zaman alacaktır.

                  Cinsel farklılaşmanın evrim sürecini tanımlamam, daha çok "Geodakyan'ın yerinde olsaydım ne yapardım?" sorusuna bir cevaptır, çünkü ilk önce onun çalışmasına değindik ve ikinci olarak oldukça ilginç bilgiler topladı. Bununla birlikte, benim açımdan yeterince eksiksiz sonuçlar çıkarılmayan materyal.

                  Bir mühendis olarak, gözlemlenen bir sistemdeki belirli bir fonksiyonun işleyişini anlamaya çalışırken, bu fonksiyonun gelişiminin izini en basit uygulamasından mevcut olana kadar takip etmeye çalışıyorum, tıpkı örneğin, gözlemlenen sistemin evriminde gözlemlendiği gibi. arabalar, bilgisayarlar ve programlar. "Zamanın başlangıcından" günümüze kadar sistemdeki varlığını açıklayacak bir işlevin gelişiminin bir modelini oluşturmayı başarırsam, mevcut tezahürünün mantığını çok daha iyi anlayabilir ve belki de tahminlerde bulunabilirim. farklı koşullarda tezahürleri hakkında. Bu nedenle, tek hücreli olanlardan başlayarak tüm sürecin izini sürmeye çalıştım. Çevre ile etkileşimin bu varsayımsal "stratejilerinin" evrimi için çalışan ve olgusal bir model elde edebilirsem, o zaman bu modele dayalı tahminler yapabilir ve bunları deneysel olarak test edebilirim.

                  Açıkçası, böyle bir "evrimsel" modelin "sıfırdan" deneysel olarak doğrulanması temelde imkansızdır - zamanımıza gelen tek bir organizma, "birincil tek hücreli organizmaların" bir analogu olarak alınamaz. Bu nedenle, deneysel doğrulama yalnızca evrimin belirli bir aşamasından başlayarak mümkündür, ancak "sıfırdan" mümkün değildir. Bazı açılardan bu, Büyük Patlama'nın başlangıcından hemen sonra ne olduğunu anlayamamayla benzerlik gösterir. Ancak modeli tahrif etmeye çalışabileceğimiz evrim aşamasını belirleyerek, ayaklarımızın altında oldukça sağlam bir zemin elde edeceğiz.

                  Sonuç olarak, cinsel dimorfizmin evrimi için önerdiğim modelim daha çok popülasyon genetiğidir. Onlar. "Birincil tek hücrelilerin" davranışını taklit eden hücresel otomatlar tarafından temsil edilen bir popülasyonun matematiksel bir modelini oluşturabilir ve daha sonra bu tek hücrelilerin çok hücreli evriminin izini sürmeye çalışabilir, aynı zamanda cinsel farklılaşmayı inceleyebiliriz. Aslında böyle bir modelde popülasyondaki gen dönüşümünün dinamikleri ve bu genlerin taşıyıcılarının çevre ile etkileşimi ile ilgileneceğiz.

                  Böyle bir model, belirli paleontolojik veya biyolojik verilerle karşılaştırma için kesinlikle uygun olmayacaktır (yani, en azından bu verilere dayanarak yanlışlamak imkansız olacaktır), ancak davranışının gözlemlenmesi, halihazırda modele bağlı yanlışlanabilir hipotezler oluşturmak için bilgi sağlayabilir. "biyolojik gerçeklik" ve deneysel doğrulama.

                  Özellikle, "Tüm modern çok hücreli organizmalar, gelişimleri sırasında, er ya da geç, diğer tüm organların geliştiği bir üretici bölüme (seks hücreleri) ve somatik bir bölüme ayrılır (http://ru.wikipedia). .org/wiki/Gonotsit) ", "doğru" hücresel otomatik modelde er ya da geç benzer bir mekanizmanın ortaya çıkacağını bekleyebiliriz, çünkü mühendislik açısından en doğal olanıdır: ilk başta, bir "hücre grubu" tek bir bütün olarak çoğalma yeteneğini kazanmış olmalı ve daha sonra bunun nasıl tamamlanıp üzerine inşa edileceğini düşünmek zaten mümkündü. "birleşik bütün".

                  "Genel fikirler" - algoritmanın en genel, ilkel biçimde formüle edilmiş metaforik bir açıklaması. Örneğin, "hoş olmayan hislerden kaçının" veya "keyifli olan yere çabalayın". Bu formülasyon, "kaçınmak" veya "çabalamak"ın ne olduğunu tanımlamaz ve "duygu"nun kesin, ancak resmileştirilmemiş bir şey olduğunu varsayar. Burada "birincil tek hücreli" hakkında konuştuğumuzu ve algoritmanın ifadesinin "iç durumlarına" "uyarlandığını" unutmayın.

                  Örneğin, "birincil tek hücreli" düzeyindeki fototropizmin "genel fikri", "ne kadar hafif olursa o kadar iyi" şeklinde formüle edilebilir. Çok hücreli bir organizmada, fototropizmin gerçekleştirilmesi, her biri kendi algoritmasıyla tanımlanan bir dizi oldukça karmaşık süreçle sonuçlanır. Buna göre, "hafıza kapasitesi", vücudun bu kadar ayrıntılı bir "eylem planını" saklama yeteneğidir.

                  5) Katılıyorum, partenogenez hakkında tam olarak doğru konuşmadım. "İki hücre"den bahsetmişken, biseksüel üremeye geçiş aşaması zaten aklımdaydı. İlk aşamalarda, süreç bir hücrenin bölünmesiyle başlamak zorundaydı, yani. tek hücreli ataya "mümkün olduğunca yakın".

                  İki "neredeyse aynı" hücre fikri, aşağıdaki bilgilere dayanmaktadır: "Komodo monitör kertenkelelerinde Partenogenez mümkündür, çünkü oogenez, yumurtanın DNA'sının kopya bir kopyasını içeren bir polositin (kutup gövdesi) gelişimi eşlik eder. polosit ölmez ve sperm gibi davranarak yumurtayı embriyoya dönüştürür. (http://ru.wikipedia.org/wiki/Parthenogenesis)"

                  Onlar. Hermafroditizme geçiş sırasında, başlangıçta partenogenezin tamamen "tek hücreli" olduğu, daha sonra bir noktada, birinci veya ikinci bölünme aşamasındaki bir mutasyonun sonucu olarak, yavru hücreler arasında işlevsel bir farkın ortaya çıktığı varsayılabilir. daha "dişi" ve diğeri - - daha "erkeksi" idi. Ve sonra bu fark, genetik olarak o kadar sabitlendi ki, tüm organizmanın gelişiminin "başlatılması", germ hücrelerinin "karşılıklı aktivasyonu" olmadan imkansız hale geldi. Büyük olasılıkla, aynı süreçte mayoz bölünme mekanizması oluşmuştur.

                  Dürüst olmak gerekirse, yukarıdakileri biyolojik olarak yanlışlanabilir bir hipotez olarak nasıl sunacağımı tam olarak bilmiyorum. Böyle hücresel algoritmalar oluşturmanın mümkün olacağından oldukça eminim...

                  
                  b) Birinin yaklaşımının (sizin veya benimki) daha geniş olduğunu ve rakibin yaklaşımını "emdiğini" bulacağız. O zaman, bilim adamları olarak, ya daha geniş yaklaşımı kabul edip daha dar olanı terk etmek zorunda kalacağız ya da belirli bir bağlamda daha geniş yaklaşımın neden gerekli olmadığını (örneğin gereksiz) nedenlerini açıkça belirteceğiz. Örneğin, yörüngedeki hareketini inceliyorsak, Dünya'yı karmaşık bir sistem olarak düşünmek mantıklı değildir. Maddi bir nokta olarak temsil etmek yeterlidir.

                  c) Yaklaşımların birbirini tamamladığını göreceğiz. O zaman bilim adamları olarak ikimizi de birleştirecek bir özet (daha geniş) yaklaşımı net bir şekilde formüle etmek ve kabul etmek zorunda kalacağız.

                  Bu açıdan bakıldığında, yapılacak en iyi şey, "neyi sevmediğinize" yönelik makul bir eleştiridir. Hangi senaryolarla uğraştığımızı hızlı bir şekilde anlamanızı sağlayacaktır.

                  2) İskender'in oldukça büyük bir metni var, anlamam biraz zaman alacak. Bağlantı için teşekkürler.

                  Cevap vermek

                  Şimdi önceki mektubumun yarısının kesildiğini görünce şaşırdım. Mesajın uzunluğunda bilmediğim bir sınır varmış gibi görünüyor. Bu nedenle, metnin ikinci yarısını gönderiyorum.

                  =============================
                  Dürüst olmak gerekirse, yukarıdakileri biyolojik olarak yanlışlanabilir bir hipotez olarak nasıl sunacağımı tam olarak bilmiyorum. Yukarıda açıklanan evrim aşamalarını gösterecek hücresel otomat algoritmaları oluşturmanın mümkün olacağından neredeyse eminim. Ancak bir biyolog için bu bir kanıt değil, bir örnek olacaktır. Algoritmik bir bakış açısından olsa da, bu, böyle bir evrimsel sürecin varlığının (en azından hücresel otomatlar ortamında) olasılığının doğrudan bir kanıtı olacaktır.

                  Burada, evrimsel biyolojinin temel bir sorunuyla karşı karşıyayız - temelde kaotik (matematiksel anlamda) sistemlerle (tek hücreliden biyosfere) ilgilenir. Ve bu tür sistemler için "işlev tekliği" ve buna bağlı olarak evrimin "tekliği" diye bir şey yoktur. Bu nedenle, benim bakış açıma göre, biyologlar istatistiğe çok bağlı kalıyorlar - bu onların "ne" hakkında az çok güvenle konuşmalarına izin veriyor, çünkü. çok sayıda serbestlik derecesine sahip kaotik bir sistemde neyin "olabileceği" hakkında konuşmak neredeyse imkansızdır - orada "her şey olabilir".

                  Bir başka sorun da, hatırladığım kadarıyla, kaotik bir sistemin mevcut durumunun, tarihöncesinden pratik olarak bağımsız olmasıdır. Onlar. sistemin belirli bir duruma gelebileceği sonsuz sayıda yol vardır ve daha sonraki gelişimi, bu duruma hangi yoldan geldiğine bağlı değildir. Bu nedenle, evrimsel biyolojide hem "geçmişin tahminleri" hem de "geleceğin tahminleri" imkansızdır, sadece kısa vadeli doğrusal tahminler.

                  6) "Hermafroditizm (farklılaşmış) gametlerin ortaya çıkmasından nasıl önce gelebilir?"

                  Bu farklılaşmanın ya ilk sonucu olarak ya da onunla aynı anda ortaya çıktığını öne sürüyorum.

                  Buradaki mantık şudur: yeni yapı, yeni işlevin "tasarımının" bir sonucu olarak ortaya çıkar. Ayrıca, başlangıçta bu "yeni" işlev, önceden var olan yapılar temelinde gerçekleştirilir. Onlar. ilk olarak, çevrenin kimyasal bileşimini ayırt etme işlevi ortaya çıkar (örneğin, bir motor işlevi de gerçekleştirebilen zar hücre proteinleri temelinde) ve ancak o zaman özel reseptör proteinleri ve (çok hücreli organizmalarda) yapılar ortaya çıkar. "dil" ve "burun" rolünü oynayın.

                  Buna göre, dimorfizmin oluşum sürecinden bahsetmişken, orijinal olarak partenogenetik organizmada, germ hücresinin işlevsel olarak farklı iki "yarıya" bölünmesinin ilk önce ortaya çıktığı ve sabitlendiği (özel bir "destek" gerektirmeyen) varsayılabilir. yapılar) ve daha sonra, bu "yarıların" bağımsız bir şekilde "oluşturulması" ihtiyacı ortaya çıktığında, bu tür oluşturmada "uzmanlaşan" yapılar ortaya çıktı.

                  Ayrıca, aslında "ilk" hermafroditin, başlangıçta aynı iki gonadı olan - iki başlılık gibi bir şey olan - sadece partenogenetik bir mutant olduğu da ortaya çıkabilir. Partenogenetik özelliğinden dolayı, tüm torunları da benzer bir vücut yapısına sahipti. Ve evrim sürecini başlatmak için bu torunlardan yeterli olduğunda, gonadların "uzmanlaşması" başladı, bunun sonucunda gametler ve "tam teşekküllü" hermafroditler ortaya çıktı.

                  Yine, yukarıdaki varsayımların nasıl yanlışlanabileceğini anlamıyorum. En kolay ve en hızlı yol, hipotezle uyuşmayan gerçekleri sağlamaktır. Dürüst olmak gerekirse, sizden (sanırım profesyonel bir biyolog) bu varsayımların yanlışlığına hemen işaret etmek için (partenogenezde olduğu gibi) veya en azından "biyolojik" yanlışlamanın nedenini kısaca açıklamak için yeterli bir bilgi tabanına sahip olmanızı bekliyorum. Bu ifadelerin zor veya imkansızdır. Daha sonra, tahrif etmeyi mümkün kılmak için ifadeyi daraltmaya veya değiştirmeye çalışılabilir. Bir mühendis ve programcı olarak, "aklımda tutmamın" tek yolu, beklenen davranışı gösterecek, iyi tanımlanmış ilkelere dayalı hücresel otomatlar biçiminde bir model oluşturmaktır. Ancak bir biyolog için bu hiçbir şey ifade etmeyebilir.

                  Böyle bir "otomatik" modelin açık bir şekilde yanlışlanması, bu tür algoritmaları (sabit temel ilkelerle) oluşturmanın imkansızlığının kesin bir kanıtı olacaktır. Onlar. resmen bilimsel bir hipotezdir. Ancak, modelin temelde sezgisel doğası göz önüne alındığında, bu pek gerçekleştirilemez. Deneyde kullanılan belirli modellerin çalışmazlığı, kesin bir çarpıtma kanıtı olarak hizmet edemez - her zaman deneyin başlangıç ​​koşullarının kötü seçilmiş olduğu veya algoritmaların yeterince verimli olmadığı söylenebilir.

                  Aslında bu konu üzerinde ne kadar çok düşünürsem, evrimde yanlışlanabilirlik kriterinin pek uygulanamayacağı sonucuna varıyorum. Onlar. Burada bir hipotezi deneysel olarak kanıtlamanın, onu yanlışlamak için açık bir yol önermekten çok daha kolay olduğu ortaya çıkıyor. Oldukça karmaşık problemlerin analizinde ve modellenmesinde ortaya çıkan "boyutsallığın laneti"ne benzeterek buna "kaotik sistemlerin laneti" derdim.

                  7) Cinsiyete bağlı "davranış stratejileri" çalışmalarını test etmeye gelince, en başından bunu doğrulamak veya çürütmek için bir deney önerdim (hayatta kalmak için savaşan solucanların vücudundaki biyokimyasal değişikliklerin görselleştirilmesi).

                  İlk hipotez, engelleri aşan solucanlar arasında, başlangıçta yeterince büyük bir "erkek" birey yüzdesi olduğu veya engelin aşılmasının bir sonucu olarak "erkek" tarafına bir kayma olduğudur. İlk durumda, dağcılar arasında oldukça yüksek oranda "erkek" bireylerin olduğunu hemen göreceğiz ya da "maraton"dan sonra "erkeklik" in arttığını göreceğiz. Öte yandan, çevreye uyum ile ilgili koşulların "dişil" tarafa kayması olacağı varsayılmaktadır. Alternatif olarak, bir veya her iki deneyin aynı anda her iki eğilimi de ("erkek" ve "kadın") artırması beklenebilir.

                  Deney bu tahminleri doğrularsa, "iki strateji" hipotezi kanıtlanmış olarak kabul edilebilir. Hiçbiri doğrulanmazsa, bu hipotez yanlışlanmış olarak kabul edilebilir. Her iki durumda da yalnızca bir yönde ("erkek" veya "dişi") bir kayma varsa, bu aynı zamanda orijinal hipotezin de yanlışlanması olacaktır, ancak yeni bir tane formüle etmemize izin verecektir.

                  Belki de bu en somut ve yanlışlanabilir varsayımdır, ancak onu tam olarak neden eleştirdiğinizi hala anlamıyorum. Benim bakış açıma göre, her şey oldukça açık bir şekilde tanımlanmıştır.

                  Cevap vermek

                  Alexander'ın notlarına baktım.

                  Elbette orada verilen bilgiler ilginç. Bu kadar eşsiz özelliklere sahip tek hücreliler olduğunu bilmiyordum.

                  Benim için Protozoon, elde edilen organizma çeşitliliğinin basit başlangıç ​​kuralları temelinde oluşturulduğu klasik bir otomat modeli örneğidir. Biyologların üzerinde "Life" (hücresel otomata oyunu) canlı oynayabilecekleri böyle bir "hücresel otomata" sahip oldukları için mutlu olabilirim. İlginç bir espri çıktı :)

                  Şimdi, bu otomatın çalıştığı kuralları bilerek, onları tamamlayabilir ve genişletebilir ve böylece yaşam formları için birçok başka olası seçenek elde edebilirsiniz. Üstelik bunu bir test tüpünde yapmak bile gerekli değildir - kuralların basitliği göz önüne alındığında, her şey bir makinede yapılabilir.

                  Ama bahsettiğimiz şey bu değildi. Evet, böyle bir model tek hücreliden çok hücreliye geçişi açıklamak için pekala uygun olabilir (ve sonra, eğer doku farklılaşması için makul kurallar oluşturulursa!). Ancak benim açımdan, diyalogumuzla - cinsel dimorfizmin ortaya çıkmasıyla - ilgisi yok.

                  Bu arada, Protozoon'da gamet füzyonunun nasıl gerçekleştiği benim için tam olarak açık değil; bu süreç sadece uygun koşullar altında, çok sayıda gamet olduğunda faydalıdır ve yerleşme sırasında birleşme olasılıkları oldukça yüksektir. Olumsuz koşullar altında mayoz bölünme, büyük olasılıkla algoritmanın ilkelliğinin (tekliğinin) bir sonucudur.

                  Öte yandan, bu tek hücre ZATEN bir mayoz mekanizmasına sahiptir. Bir şey söylemek benim için çok zor, ama benim açımdan bu mekanizma birincil tek hücreli için "çok gelişmiş". İlk tek hücreli organizmaların tek bir kromozom setine sahip olmaları ve daha sonra bu tür hücrelerin füzyonunun bir sonucu olarak mayozun ortaya çıkması ve ancak o zaman - "yarıya" olmadan "ortak bölünme" olarak mitoz ortaya çıkması oldukça olası olsa da kromozom materyali.

                  Kim ne derse desin, ancak diyaloğumuzun başladığı "iki strateji" hakkında konuşursak, mayoz bölünme mekanizmasının bunlarla yakından ilişkili olması gerektiğini kabul etmem gerekecek. Bu nedenle, "stratejilerin ayrılması" için ön koşulların eski tek hücreli organizmalarda ortaya çıkması oldukça olasıdır.

                  Yine de, benim cinsel dimorfizm "ontojeni şemasına" bakarsanız, büyük olasılıkla İskender'in malzemesinin onunla ne çeliştiğini ne de "örtüştüğünü" göreceksiniz. Sadece tek hücreliden çok hücreliye geçiş aşamasını ifade eder ve bu aşamayı daha detaylı sunmamızı sağlar. Bununla birlikte, ilk soru - hayatta kalmak için savaşma ihtiyacının, cinsel düzenleme ile ilişkili genetik ve biyokimyasal mekanizmalarla ilişkili olup olmadığı açık kalmaktadır.

                  Cevap vermek

Biseksüel üreme ile erkeklerin kadınlara ve hermafroditlere göre önemli bir avantajı vardır. Bu nedenle, böyle bir mutasyon ortaya çıkarsa, popülasyonda bir yer edinmesi muhtemeldir.
Belki de izole erkeklerin mevcudiyetinde dişi olmak hermafroditlerden daha karlıdır.

Cevap vermek

Bir yorum Yaz

Yalnızca genom çapında karşılıklı genetik değişime geçiş, yoğun organizmalar arası rekombinasyon yapabilir. evrimsel olarak kararlı, yani bencil alellerden korunmuş tr-. Bu, eski ökaryotlarda olduğunu düşündüğümüz şeydir.

HGT'den amphimixise giden yolda bir ara bağlantı olabilir karşılıklı çekim sitoplazmik köprülerin oluşumu ve iki hücrenin genomik DNA'sının rekombinasyonu ile ( Brüt, Bhattacharya, 2010). Böyle bir ara maddeye benzer bir şey, yani sitoplazmik köprülerin oluşumu, genomik DNA'nın transferi ve her hücrenin hem verici hem de alıcı olma olasılığı ile konjugasyon, halofilik (tuz seven) arkelerde bulundu. Haloferax (Halobacterium) volkanları (Rosenshine ve diğerleri, 1989; Ortenberg ve diğerleri, 1998).

Bu nedenle, ökaryotların cinsel üremesi belki de sadece bir analog değil, prokaryotik cinsiyetin doğrudan mirasçısıdır.

Seksin yaşam için son derece yararlı olduğunu bulduk. O, istikrarsız dünyamızda istikrarın garantisidir. Ama bildiğiniz gibi bedava peynir sadece fare kapanındadır. Canlılar hızla uyum sağlama yeteneğinin bedelini nasıl ödüyor?

Komşularından ödünç alınan kopyalar için zaman zaman genlerinden birkaçını değiştiren mikroplar, seks için çok az ödeme yapabilirler. Özellikle tamamlayıcılığa dayalı homolog rekombinasyon mekanizmasının, genoma tamamen uygunsuz bir şeyin girme riskini azalttığını ve başka birinin DNA'sını sadece yiyecek olarak kullanma yeteneğinin ek bir bonus olduğunu düşündüğünüzde. Fiyat düşüktür, ancak bu tür seksten elde edilen kazanç küçüktür. Amfiktik, dioik organizmalarda daha yüksektir. Ama aynı zamanda seks için çok daha fazla para ödüyorlar. Erkekler için ödeme yapmanız gerekiyor ve fiyat iki katına çıkıyor.

Sonuç olarak, diğer şeyler eşit olduğunda, eşeysiz klonal üreme (veya kendi kendine döllenme), erkekleri içeren çapraz döllenmeden tam olarak iki kat daha etkilidir (şekle bakınız). Bu sorun, önde gelen evrimci John Maynard Smith (1920–2004) tarafından kitabında ele alınmıştır. Cinsiyetin Evrimi (1978).

"Erkeklerin çifte fiyatını" gösteren diyagram. İkievcikli organizmalarda, her dişinin yavrularının yarısı, kendileri yavru üretemeyen erkektir. Eşeysiz üremede, tüm yavrular dişilerden oluşur (kendi kendine döllenme durumunda, kendi kendini üreyen hermafroditlerden). Bu nedenle, ceteris paribus, erkeklerin katılımı olmadan üreme, erkeklere göre iki kat daha etkilidir. Şekil, her dişinin tam olarak iki yavru ürettiği bir durumu göstermektedir.

Erkeklerin nüfusa aşırı pahalıya mal olduğu ortaya çıktı. Bunların reddedilmesi, üreme oranında önemli bir kazanç sağlar. Dioecy ve çapraz döllenmeden eşeysiz üremeye veya kendi kendine döllenmeye geçişin teknik olarak oldukça mümkün olduğunu zaten biliyoruz. Bunun hem bitkilerde hem de hayvanlarda pek çok örneği vardır. Bununla birlikte, aseksüel ırklar ve kendi kendine döllenen hermafrodit popülasyonları, bir nedenden dolayı, erkeklerin katılımıyla “olağan” şekilde üreyenlerin yerini almamıştır.

Bundan, genel olarak cinsiyetin (ve özellikle ayrı cinsiyetin) üreme verimliliğindeki çifte bir kaybı bile kapsayacak kadar önemli avantajlar sağlaması gerektiği sonucu çıkar. Ayrıca, bu avantajlar bir milyon yılda bir değil, hızlı bir şekilde ortaya çıkmalıdır. Yine, doğal seçilim uzun vadeli beklentileri umursamaz.

İkievcikli organizmalarda cinsiyetten elde edilen kazancın, yavru sayısındaki çifte kayıptan daha ağır bastığını gösteren bir örnek düşünün. Böyle bir örnek özel bir dikkatle seçilmelidir, çünkü iyi bir kontrol. Bu durumda, biri dışında her şeyde aynı olan iki organizma grubuna (iki popülasyon) ihtiyaç vardır - seks yapma yeteneği. Ve biyologlar bu tür popülasyonlar yaratmayı başardılar.

Oregon Üniversitesi'nden biyologlar ( Morran ve diğerleri, 2009) bize zaten tanıdık gelen bir solucanla çalıştı C.elegans. Bu güzel hayvanlar, sanki bilerek, seksin yararları hakkındaki hipotezleri test etmek için yaratıldı. Hatırladığımız gibi, dişileri yok. Popülasyonlar erkeklerden ve hermafroditlerden oluşur, ikincisi daha çoktur. Hermafroditler, sperm ve yumurta üretirler ve kendi kendine döllenmeden yardım almadan çoğalabilirler. Erkekler sadece sperm üretir ve hermafroditleri dölleyebilir. Kendi kendine döllenmenin bir sonucu olarak, sadece hermafroditler doğar. Çapraz döllenme ile yavruların yarısı hermafrodit, yarısı erkektir. Popülasyonlarda çapraz döllenme sıklığı C.elegans genellikle birkaç yüzdeyi geçmez. Bu sıklığı belirlemek için solucanların samimi yaşamını izlemenize gerek yoktur - popülasyondaki erkeklerin yüzdesini bilmek yeterlidir.

Yuvarlak solucanlarda Caenorhabditis elegans dişi yok sadece erkek(yukarı) ve hermafroditler(altında) . Hermafroditler ince uzun bir kuyrukla ayırt edilebilir.

Kendi kendine döllenmenin eşeysiz (klonal) üreme ile tam olarak aynı olmadığı açıklığa kavuşturulmalıdır, ancak aralarındaki farklar bir dizi kendi kendini dölleyen nesilde hızla ortadan kalkar. Bundan sonra, yavru, tıpkı klonal üremede olduğu gibi, ebeveynlerden genetik olarak farklı olmaktan çıkar.

saat C.elegans mutasyonların çapraz döllenme sıklığını etkilediği bilinmektedir. Onlardan biri, xol-1, erkekler için öldürücüdür ve popülasyonda sadece hermafroditlerin kalmasına etkili bir şekilde yol açar. Bir diğeri sis-2, hermafroditleri sperm üretme yeteneğinden mahrum eder ve onları dişiye dönüştürür. Tüm bireylerin bu mutasyonu taşıdığı bir popülasyon, çoğu hayvanda olduğu gibi normal bir ayrılmış popülasyon haline gelir.

Deney düzeneğinin şeması. Her yeni neslin genç solucanları, bardağın sol yarısına yerleştirilir.(beyaz daire) . Yiyecek almak için(gri oval) , engeli aşmaları gerekir. Zararlı mutasyonlarla aşırı yüklenmiş zayıf bireyler bu görevle baş edemezler. İtibaren Morran ve diğerleri, 2009.

Yazarlar, klasik yöntemler kullanarak (geçiş yoluyla, genetik mühendisliği değil), neredeyse aynı genomlara sahip, yalnızca mutasyonların varlığında farklılık gösteren iki tür solucan yetiştirdi. xol-1 ve sis-2. İlk cins mutasyon geçirdi xol-1 ve nematodlar sadece kendi kendine döllenme ile çoğalır. İkincisi mutasyon geçirdi sis-2, bu yüzden bu solucanlar sadece çapraz döllenme ile çoğaldı. Her cinse, her iki mutasyondan da (vahşi tip, DT) yoksun bir üçüncüsü eşlik etti. DT'de çapraz döllenme sıklığı yaklaşık %5'tir. Bu üçüzler ile aşağıdaki iki deney dizisi gerçekleştirilmiştir.

ilk serideçapraz döllenmenin zararlı mutasyonlardan kurtulmaya yardımcı olduğu hipotezini test etti. Deney 50 nesil sürdü (elbette solucanlar, deneyciler değil). Her nesil solucan, kimyasal bir mutajene, etil metansülfonata maruz bırakıldı. Bu mutasyon oranını dört katına çıkardı. Genç hayvanlar, küçük tuğlalardan oluşan bir bariyerle yarıya bölünmüş (şekle bakınız), kabın bir yarısına solucanlar ve yiyecekleri (bakteriler) ile bir Petri kabına yerleştirildi. E. koli) diğer yarısındaydı. Böylece, yiyeceğe ulaşmak ve bu nedenle hayatta kalma ve yavru bırakma şansına sahip olmak için solucanların engeli aşması gerekiyordu. Böylece deneyciler, zararlı mutasyonları ayıklayan arındırıcı seçilimin etkinliğini artırdılar. Normal laboratuvar koşulları altında, solucanların her tarafı yiyeceklerle çevrili olduğundan seçim verimliliği düşüktür. Bu, zararlı mutasyonlarla aşırı yüklenmiş çok zayıf hayvanların bile hayatta kalmasını sağlar. Yeni deney düzeneğinde bu eşitlemeye son verildi. Duvarı aşmak için solucanın sağlıklı ve güçlü olması gerekir.

Solucanlar üzerinde yapılan deneyler, erkeklerin yararlı bir şey olduğunu kanıtladı

Caenorhabditis elegans yuvarlak solucanlarının dişisi yoktur, sadece erkekleri (solda) ve hermafroditleri (sağda) vardır. Hermafroditler ince uzun bir kuyrukla ayırt edilebilir. www.nematodes.org'dan fotoğraflar - Blaxter Lab ve KiwiCrossing'de Nematod ve İhmal Edilen Genomiğin Evi

Kendi kendine döllenen hayvanlar, diğer şeyler eşit olmak üzere, ikievcikli olanlardan iki kat daha hızlı ürerler. Doğada neden dioecy baskındır? Bu soruyu cevaplamak için, Caenorhabditis elegans yuvarlak solucan ırkları yapay olarak yetiştirildi, bazıları sadece çapraz gübreleme uygularken, diğerleri sadece kendi kendine gübreleme yaptı. Bu solucanlarla yapılan deneyler, çapraz döllenmenin faydaları hakkında iki hipotezi destekledi. Bir avantaj, zararlı mutasyonların gen havuzunun daha etkili bir şekilde temizlenmesi, ikincisi ise popülasyonun değişen koşullara uyum sağlamasına yardımcı olan faydalı mutasyonların hızlandırılmış birikimidir.

Erkeklerin çift fiyatı

Neden cinsel üremeye ihtiyacımız var, neden erkeklere ihtiyacımız var? Bu soruların cevapları göründüğü kadar açık değildir.

"Çifte cinsiyet fiyatını" (veya "erkeklerin çift fiyatını") gösteren diyagram. İkievcikli organizmalarda, her dişinin yavrularının yarısı, kendileri yavru üretemeyen erkektir. Eşeysiz üremede, tüm yavrular dişilerden oluşur (kendi kendine döllenme durumunda, kendi kendini üreyen hermafroditlerden). Bu nedenle, ceteris paribus, erkeklerin katılımı olmadan üreme, erkeklere göre iki kat daha etkilidir. Şekil, her dişinin tam olarak iki yavru ürettiği bir durumu göstermektedir. en.wikipedia.org'dan alınan şekil

Ünlü evrimci John Maynard Smith, The Evolution of Sex (1978) adlı kitabında bu sorunun ciddiyetine dikkat çekmiştir. Maynard Smith, "seksin iki kat maliyeti" olarak adlandırdığı paradoksu detaylandırdı. Özü, diğer şeyler eşit olduğunda, eşeysiz üremenin (veya kendi kendine döllenmenin), erkekleri içeren çapraz döllenmeden tam olarak iki kat daha etkili olmasıdır (şekle bakınız). Başka bir deyişle, erkekler nüfusa çok pahalıya mal oluyor. Bunların reddedilmesi, üreme oranında ani ve çok önemli bir kazanç sağlar. Tamamen teknik olarak, dioecy ve çapraz döllenmeden eşeysiz üremeye veya kendi kendine döllenmeye geçişin oldukça mümkün olduğunu biliyoruz, bunun hem bitkilerde hem de hayvanlarda birçok örneği var. Bununla birlikte, aseksüel ırklar ve kendi kendini dölleyen hermafrodit popülasyonları, bir nedenden dolayı, erkeklerin katılımıyla “olağan” şekilde üreyenlerin yerini almamıştır.

Neden onlara ihtiyaç duyuluyor?

Söylenenlerden, çapraz döllenmenin bazı avantajlar sağlaması gerektiği sonucu çıkar, o kadar önemlidir ki, erkeklerin reddedilmesinden kaynaklanan üreme verimliliğindeki çifte kazançtan bile daha ağır basarlar. Ayrıca, bu avantajlar bir milyon yılda bir değil, hemen ortaya çıkmalıdır. Doğal seçilim uzak ihtimalleri umursamaz.

Bu faydaların doğası hakkında birçok hipotez vardır (bkz: Eşeyli üremenin evrimi). Bunlardan ikisine bakacağız. İlki Muller's cırcır olarak bilinir (bkz: Muller's cırcır) Bir cırcır, eksenin yalnızca bir yönde dönebildiği bir cihazdır.Fikrinin özü, aseksüel bir organizmada zararlı bir mutasyon meydana gelirse, onun soyundan gelenlerin Zaten ondan kurtulamaz.Sonsuza dek tüm nesillere nesiller boyu lanet gibi geçecektir (ters mutasyon olmadıkça ve bunun olasılığı çok küçük değilse) Eşeysiz organizmalarda seleksiyon sadece tüm genomları reddedebilir , bireysel genler değil. Bu nedenle, bir dizi aseksüel organizma neslinde (belirli koşullar altında) sürekli olarak zararlı mutasyonlar biriktirebilir. Bu koşullardan biri yeterince büyük bir genom boyutudur. Bu arada, yuvarlak solucanlar diğer hayvanlara kıyasla küçük genomlara sahiptir. Belki de bu yüzden kendi kendine döllenmeye izin verebilirler (aşağıya bakınız).

Organizmalar eşeyli olarak çoğalır ve çapraz döllenme uygularsa, bireysel genomlar sürekli olarak dağılır ve karıştırılır ve daha önce farklı organizmalara ait olan parçalardan yeni genomlar oluşur. Sonuç olarak, aseksüel organizmaların sahip olmadığı yeni bir özel varlık ortaya çıkar - popülasyonun gen havuzu. Genler birbirinden bağımsız olarak çoğalma ya da yok etme olanağına kavuşur. Başarısız bir mutasyona sahip bir gen, seleksiyonla reddedilebilir ve belirli bir ana organizmanın kalan ("iyi") genleri, popülasyonda güvenli bir şekilde korunabilir.

Bu nedenle, ilk fikir, cinsel üremenin genomların "genetik yükten" arınmasına katkıda bulunduğu, yani sürekli ortaya çıkan zararlı mutasyonlardan kurtulmaya yardımcı olduğu, dejenerasyonu (popülasyonun genel zindeliğinde azalma) önlediğidir.

İkinci fikir birincisine benzer: Eşeyli üreme, organizmaların belirli bir çevrede yararlı olan mutasyonların birikimini hızlandırarak değişen koşullara daha etkili bir şekilde uyum sağlamasına yardımcı olur. Bir bireyin bir faydalı mutasyona sahip olduğunu, diğerinin bir başka mutasyona sahip olduğunu varsayalım. Bu organizmalar aseksüel ise, her iki mutasyonun da aynı genomda birleşmesini bekleme şansları azdır. Eşeyli üreme böyle bir fırsat sağlar. Bir popülasyonda ortaya çıkan tüm faydalı mutasyonları etkin bir şekilde "ortak özellik" haline getirir. Eşeyli üremeye sahip canlılarda değişen koşullara uyum oranının daha yüksek olması gerektiği açıktır.

Eşeyli üremenin bir popülasyonda faydalı mutasyonların yayılmasını nasıl hızlandırdığını gösteren diyagram. Eşeyli üremede (üstteki şekil), her biri bu alellerden yalnızca birine sahip olan bireylerin çaprazlanması sonucunda iki yeni faydalı alel (A ve B) hızla birleştirilir. Eşeysiz üremede (alttaki resim), aynı klonda her iki mutasyonun da tesadüfen gerçekleşmesini beklemeniz gerekir. en.wikipedia.org'dan alınan şekil

Ancak tüm bu teorik yapılar belirli varsayımlara dayanmaktadır. Matematiksel modellemenin sonuçları, eşeysiz üreme veya kendi kendine döllenme ile karşılaştırıldığında çapraz döllenmenin yarar veya zarar derecesinin bir dizi parametreye bağlı olduğunu göstermektedir. Bunlar arasında nüfus büyüklüğü; mutasyon oranı; genom boyutu; zararlılık/faydalılık derecesine bağlı olarak mutasyonların nicel dağılımı; bir dişinin ürettiği yavru sayısı; seçim verimliliği (rastgele değil, genetik faktörlere bırakılan torunların sayısının bağımlılık derecesi), vb. Bu parametrelerin bazılarının sadece doğal değil, aynı zamanda laboratuvar popülasyonlarında da ölçülmesi çok zordur.

Bu nedenle, bu türden tüm hipotezler, teorik doğrulamalara ve matematiksel modellere çok fazla ihtiyaç duymaz (bunlardan zaten bol miktarda vardır), ancak doğrudan deneysel doğrulamaya ihtiyaç duyar. Bununla birlikte, şimdiye kadar bu tür pek çok deney yapılmamıştır (Colegrave, 2002. Seks, evrim üzerindeki hız sınırını serbest bırakır // Nature. V. 420. S. 664–666; Goddard ve diğerleri, 2005. Seks, cinselliğin etkinliğini arttırır. deneysel maya popülasyonlarında doğal seçilim, Nature V. 434, s. 636–640. Oregon Üniversitesi'ndeki biyologlar tarafından Caenorhabditis elegans yuvarlak solucanı üzerine yapılan yeni bir çalışma, "çifte maliyetlerine" rağmen erkekleri terk etmeyen popülasyonlara bir avantaj sağlamak için bu mekanizmaların her ikisinin gücünün çarpıcı bir örneğini sunuyor.

Erkeklerin rolünü incelemek için benzersiz bir nesne

Solucanlar Caenorhabditis elegans, yukarıdaki hipotezleri deneysel olarak test etmek için kasıtlı olarak yaratılmış gibi görünüyor. Bu solucanların dişileri yoktur. Popülasyonlar erkeklerden ve hermafroditlerden oluşur ve ikincisi sayısal olarak baskındır. Hermafroditler iki X kromozomuna sahipken, erkeklerde yalnızca bir kromozom bulunur (Drosophila gibi X0 cinsiyet belirleme sistemi). Hermafroditler, sperm ve yumurta üretirler ve kendi kendine döllenmeden yardım almadan çoğalabilirler. Erkekler sadece sperm üretir ve hermafroditleri dölleyebilir. Kendi kendine döllenmenin bir sonucu olarak, sadece hermafroditler doğar. Çapraz döllenme ile yavruların yarısı hermafrodit, yarısı erkektir. Tipik olarak, C. elegans popülasyonlarında çapraz döllenme sıklığı birkaç yüzdeyi geçmez. Bu sıklığı belirlemek için solucanların samimi yaşamını gözlemlemek gerekli değildir - popülasyondaki erkeklerin yüzdesini bilmek yeterlidir.

Kendi kendine döllenmenin eşeysiz (klonal) üreme ile tam olarak aynı olmadığı açıklığa kavuşturulmalıdır, ancak aralarındaki farklar bir dizi kendi kendini dölleyen nesilde hızla ortadan kalkar. Kendi kendine döllenen organizmalar, birkaç nesil boyunca tüm lokuslar için homozigot hale gelir. Bundan sonra, yavru, tıpkı klonal üremede olduğu gibi, ebeveynlerden genetik olarak farklı olmaktan çıkar.

C. elegans'ta çapraz döllenme sıklığını etkileyen mutasyonlar bilinmektedir. Bunlardan biri, xol-1, erkekler için öldürücüdür ve aslında popülasyonda yalnızca hermafroditlerin kalmasına ve kendi kendine döllenme yoluyla üremesine yol açar. Diğeri, sis-2, hermafroditleri sperm üretme yeteneklerinden mahrum eder ve onları etkili bir şekilde dişilere dönüştürür. Tüm bireylerin bu mutasyonu taşıdığı bir popülasyon, çoğu hayvanda olduğu gibi normal olarak ayrılmış bir popülasyon haline gelir.

Yazarlar, klasik yöntemler kullanarak (geçiş yoluyla, genetik mühendisliği değil), hemen hemen aynı genomlara sahip iki çift solucan ırkı yetiştirdi, sadece xol-1 ve sis-2 mutasyonlarının varlığında farklılık gösterdi. Her bir çiftteki xol-1 mutasyonlu ilk cins, yalnızca kendi kendine döllenme ile çoğalır (zorunlu selfing, OS). İkincisi, sis-2 mutasyonu ile, yalnızca zorunlu çaprazlama (OO) ile çoğalabilir. Her bir cins çiftine, aynı genetik "arka plana" sahip, ancak her iki mutasyondan (vahşi tip, WT) sahip olmayan bir üçüncüsü eşlik etti. WT ırklarında standart laboratuvar koşullarında çapraz döllenme sıklığı %5'i geçmez.

Erkekler gerekli! deneysel olarak test edildi

Bu üçüz cinsler ile iki seri deney yapılmıştır.

İlk seri, çapraz döllenmenin "genetik yükten" kurtulmaya yardımcı olduğu hipotezini test etti. Deney 50 nesil boyunca devam etti (elbette solucanlar, deneyciler değil). Her nesil solucan, kimyasal bir mutajen - etil metansülfonata maruz bırakıldı. Bu, mutasyon oranında yaklaşık dört kat artışla sonuçlandı. Genç hayvanlar, yarıya vermikülit duvarla bölünmüş bir Petri kabına yerleştirildi (şekle bakın), tabağın bir yarısına solucanlar ve diğer yarısına yiyecekleri - E. coli bakterisi - yerleştirildi. Nakledilen solucanlar, yanlışlıkla yapışan bakterileri temizlemek için bir antibiyotik ile tedavi edildi. Sonuç olarak, yiyeceğe ulaşmak ve dolayısıyla hayatta kalma ve yavru bırakma şansı elde etmek için solucanlar bir engeli aşmak zorunda kaldılar. Böylece deneyciler, zararlı mutasyonları ayıklayan "temizleyici" seçilimin etkinliğini artırdı. Normal laboratuvar koşullarında, solucanların her tarafı yiyeceklerle çevrili olduğundan seçim verimliliği çok düşüktür. Böyle bir durumda, zararlı mutasyonlarla aşırı yüklenmiş çok zayıf hayvanlar bile hayatta kalabilir ve çoğalabilir. Yeni deney düzeneğinde bu eşitlemeye son verildi. Duvarın üzerinden geçebilmek için solucanın sağlıklı ve güçlü olması gerekir.

Deney düzeneğinin şeması. Her yeni neslin genç solucanları, tabağın sol yarısına (mavi daire) yerleştirilir. Yemeğe (sarı oval) ulaşmak için vermikülit bariyerini aşmaları gerekir. Zararlı mutasyonlarla aşırı yüklenen zayıf bireyler, nadiren bu görevle baş ederler. Pirinç. Nature'da tartışılan makaleye ek materyallerden

Yazarlar, deneyden önce ve sonra solucanlarda, yani birinci ve ellinci neslin bireylerinde uygunluğu karşılaştırdılar. C. elegans solucanları uzun süre donmuş halde saklanabilir. Bu, bu tür deneyleri büyük ölçüde kolaylaştırır. Deney devam ederken, 1. nesil solucanların bir örneği dondurucuda sessizce yatıyordu. Fitness şu şekilde ölçüldü. Solucanlar, genomuna ışık saçan protein geninin eklendiği kontrol solucanları ile eşit oranlarda karıştırıldı ve deney düzeneğine dikildi. Hayvanlara engeli aşmaları ve üremeleri için süre verilmiş ve ardından yavrulardaki ışık saçan bireylerin yüzdesi belirlenmiştir. Bu yüzde birinci nesile göre ellinci nesilde artmışsa deney sırasında uygunluk artmış, azalmışsa dejenerasyon olmuş demektir.

Deneyin sonuçları şekilde gösterilmiştir. Çapraz döllenmenin genetik yükle baş etmenin güçlü bir yolu olduğunu açıkça gösteriyorlar. Çapraz gübreleme sıklığı ne kadar yüksek olursa, nihai sonuç o kadar iyi olur (şekildeki tüm çizgiler soldan sağa doğru artar). Yapay olarak artan mutasyon oranı, OO - "zorunlu melezler" hariç tüm solucan türlerinin dejenerasyonuna (zindelikte azalma) yol açmıştır.

Mutajenezin yapay olarak hızlandırılmadığı ırklar için bile, çapraz döllenmenin yüksek sıklığı bir avantaj sağladı. Normal laboratuvar koşullarında bu avantaj görünmez çünkü solucanların yiyeceğe ulaşmak için duvarların üzerinden tırmanmasına gerek yoktur.

İlginç bir şekilde, iki işletim sistemi kontrol türünden birinde (“zorunlu kendi kendine gübreleme”), mutasyon oranında bir artış olmasa bile, çapraz döllenmenin reddedilmesi dejenerasyona yol açtı (şekilde üstteki eğri çiftinde soldaki kare) sıfırın altında bulunur).

İlk deneyin sonuçları. Yatay eksende - çapraz döllenme sıklığı. Aşırı sol konum, OS solucan türlerine karşılık gelen noktalar tarafından işgal edilir, aşırı sağ konum OO tarafından işgal edilir. Bir ara pozisyon, WT kayalarına karşılık gelen noktalar tarafından işgal edilir. Üçgenler ve kareler, aynı genetik arka plana sahip iki üçlü solucan türüne karşılık gelir. Dikey eksende - deney sırasında uygunluktaki değişiklik. Pozitif değerler zindelikte artış, negatif değerler dejenerasyon anlamına gelir. Kesintisiz çizgiler, mutasyon oranının artmadığı solucan türlerine karşılık gelen noktaları birbirine bağlar. Noktalı çizgi - kimyasal mutajene maruz kalan kayalar. Pirinç. Nature'daki söz konusu makaleden

Şekil ayrıca deney sırasında "yabani" ırkların (WT) çoğunda çapraz döllenme sıklığının orijinal %5'ten önemli ölçüde yüksek olduğunu göstermektedir. Bu belki de en önemli sonuçtur. Bu, zorlu koşullar altında (hem bariyeri aşma ihtiyacı hem de artan mutajenez hızı anlamına gelir), doğal seçilimin çapraz döllenme yoluyla çoğalan bireylere açık bir avantaj sağladığı anlamına gelir. Bu tür bireylerin yavruları daha yaşayabilir ve bu nedenle deney sırasında çapraz döllenme eğilimi için seçim gerçekleşir.

Böylece, ilk deney, çapraz döllenmenin popülasyonun zararlı mutasyonlardan kurtulmasına yardımcı olduğu hipotezini ikna edici bir şekilde doğruladı.

ikinci seride deneyler, çapraz döllenmenin faydalı mutasyonlar biriktirerek yeni adaptasyonlar geliştirmeye yardımcı olup olmadığını test etti. Bu sefer solucanlar, yiyeceklerine ulaşmak için patojenik Serratia bakterilerinin yaşadığı bir bölgeden geçmek zorunda kaldı. Bu bakteriler C. elegans'ın sindirim sistemine girer ve solucanda ölümcül olabilen tehlikeli bir hastalığa neden olur. Bu durumda hayatta kalabilmek için solucanların ya zararlı bakterileri yememeyi öğrenmeleri ya da onlara karşı direnç geliştirmeleri gerekiyordu. Deneysel solucan popülasyonlarının hangi seçenekleri seçtiği bilinmiyor, ancak 40 neslin üzerinde, OO ırkları yeni koşullara mükemmel bir şekilde adapte oldu, WT ırkları biraz daha kötü adapte oldu ve OS ırkları hiç adapte olmadı (bir süre içinde hayatta kalmaları). zararlı bakteri içeren ortam başlangıçtaki düşük seviyede kalmıştır). Bir kez daha, deney sırasında, seleksiyon etkisi altındaki WT ırkları, çapraz döllenme sıklığını önemli ölçüde arttırdı.

Bu nedenle çapraz döllenme, bir popülasyonun değişen koşullara, bu durumda hastalığa neden olan bir mikropun ortaya çıkmasına uyum sağlamasına yardımcı olur. WT ırklarının deney sırasında çapraz döllenme sıklığını arttırdığı gerçeği, erkeklerle çiftleşmenin (kendi kendine döllenmenin aksine) hermafroditlere, erkek üreterek ödemek zorunda oldukları "çifte fiyattan" açıkça daha ağır basan ani bir uyum avantajı sağladığı anlamına gelir.

Çapraz döllenmenin sadece ikievcikli organizmalarda meydana gelmediğine dikkat edilmelidir. Örneğin, birçok omurgasız, kendilerini değil, birbirlerini dölleyen - çapraz gübreleme yapan hermafroditlerdir. Bitkilerde, biseksüel ("hermafroditik") bireylerin çapraz tozlaşması da, hafifçe söylemek gerekirse, nadir değildir. Bu çalışmada test edilen her iki hipotez de bu tür hermafroditlere oldukça uygulanabilir. Başka bir deyişle, bu çalışma "çapraz hermafroditizm"in bir şekilde ikievcillikten daha aşağı olduğunu kanıtlamadı. Ancak bu iki seçenekten ilki için meşhur "çifte fiyat" ödemenize gerek yok. Bu nedenle, sorun hala devam etmektedir.

Yapılan deneyler, çapraz döllenmeye kıyasla kendi kendine döllenmenin dezavantajlarını ortaya çıkardı, ancak birçok organizmanın neden "çift yönlülüğü" çapraz hermafroditizme tercih ettiğini açıklamadılar. Bu bulmacayı çözmenin anahtarı muhtemelen cinsel seçilimdir. Dioeciousness, dişilerin eşlerini titizlikle seçmelerini sağlar ve bu, zararlı ve faydalı mutasyonları biriktirme verimliliğini artırmanın ek bir yolu olarak hizmet edebilir. Belki de bu hipotez bir gün deneysel onay alacaktır.

Kendi kendine döllenen hayvanlar, diğer şeyler eşit olmak üzere, ikievcikli olanlardan iki kat daha hızlı ürerler. Doğada neden dioecy baskındır? Bu soruyu cevaplamak için yuvarlak solucan ırkları yapay olarak yetiştirildi. Caenorhabditis elegans Bazıları yalnızca çapraz döllenme uygularken, diğerleri yalnızca kendi kendine döllenme uygular. Bu solucanlarla yapılan deneyler, çapraz döllenmenin faydaları hakkında iki hipotezi destekledi. Avantajlardan biri, zararlı mutasyonların gen havuzunun daha verimli bir şekilde temizlenmesi, ikincisi ise popülasyonun değişen koşullara uyum sağlamasına yardımcı olan faydalı mutasyonların hızlandırılmış birikimidir.

Erkeklerin çift fiyatı

Neden cinsel üremeye ihtiyacımız var, neden erkeklere ihtiyacımız var? Bu soruların cevapları göründüğü kadar açık değildir.

Ünlü evrimci John Maynard Smith, kitabında bu sorunun ciddiyetine dikkat çekmiştir. Cinsiyetin Evrimi(1978). Maynard Smith, "seksin iki kat maliyeti" olarak adlandırdığı paradoksu detaylandırdı. Özü, diğer şeyler eşit olduğunda, eşeysiz üremenin (veya kendi kendine döllenmenin), erkekleri içeren çapraz döllenmeden tam olarak iki kat daha etkili olmasıdır (şekle bakınız). Başka bir deyişle, erkekler nüfusa çok pahalıya mal oluyor. Bunların reddedilmesi, üreme oranında ani ve çok önemli bir kazanç sağlar. Tamamen teknik olarak, dioecy ve çapraz döllenmeden aseksüel üreme veya kendi kendine döllenmeye geçişin oldukça mümkün olduğunu biliyoruz, bunun hem bitkilerde hem de hayvanlarda birçok örneği var (bkz., örneğin: Dev Komodo monitörünün dişileri kertenkele erkeklerin katılımı olmadan çoğalır, "Elementler" , 26.12.2006). Bununla birlikte, aseksüel ırklar ve kendi kendini dölleyen hermafrodit popülasyonları, bir nedenden dolayı, erkeklerin katılımıyla “olağan” şekilde üreyenlerin yerini almamıştır.

Neden onlara ihtiyaç duyuluyor?

Söylenenlerden, çapraz döllenmenin bazı avantajlar sağlaması gerektiği sonucu çıkar, o kadar önemlidir ki, erkeklerin reddedilmesinden kaynaklanan üreme verimliliğindeki çifte kazançtan bile daha ağır basarlar. Ayrıca, bu avantajlar bir milyon yılda bir değil, hemen ortaya çıkmalıdır. Doğal seçilim uzak ihtimalleri umursamaz.

Bu faydaların doğası hakkında birçok hipotez vardır (bkz: Eşeyli üremenin evrimi). Bunlardan ikisine bakacağız. İlki Muller's cırcır olarak bilinir (bkz: Muller's cırcır) Bir cırcır, eksenin yalnızca bir yönde dönebildiği bir cihazdır.Fikrinin özü, aseksüel bir organizmada zararlı bir mutasyon meydana gelirse, onun soyundan gelenlerin Zaten ondan kurtulamaz.Sonsuza dek tüm nesillere nesiller boyu lanet gibi geçecektir (ters mutasyon olmadıkça ve bunun olasılığı çok küçük değilse) Eşeysiz organizmalarda seleksiyon sadece tüm genomları reddedebilir , bireysel genler değil.Bu nedenle, bir dizi aseksüel organizma neslinde (belirli koşullar altında) sürekli olarak zararlı mutasyonlar biriktirebilir.Bu koşullardan biri, yeterince büyük bir genom boyutudur. , bu arada, genomlar diğer hayvanlara kıyasla küçüktür. Belki de bu yüzden kendi kendine döllenmeyi karşılayabilirler (aşağıya bakın).

Organizmalar eşeyli olarak çoğalır ve çapraz döllenme uygularsa, bireysel genomlar sürekli olarak dağılır ve karıştırılır ve daha önce farklı organizmalara ait olan parçalardan yeni genomlar oluşur. Sonuç olarak, aseksüel organizmaların sahip olmadığı özel bir yeni öz ortaya çıkar - Gen havuzu nüfus. Genler birbirinden bağımsız olarak çoğalma ya da yok etme olanağına kavuşur. Başarısız bir mutasyona sahip bir gen, seleksiyonla reddedilebilir ve belirli bir ana organizmanın kalan ("iyi") genleri, popülasyonda güvenli bir şekilde korunabilir.

Bu nedenle, ilk fikir, cinsel üremenin genomların "genetik yükten" arınmasına katkıda bulunduğu, yani sürekli ortaya çıkan zararlı mutasyonlardan kurtulmaya yardımcı olduğu, dejenerasyonu (popülasyonun genel zindeliğinde azalma) önlediğidir.

İkinci fikir birincisine benzer: Eşeyli üreme, organizmaların belirli bir çevrede yararlı olan mutasyonların birikimini hızlandırarak değişen koşullara daha etkili bir şekilde uyum sağlamasına yardımcı olur. Bir bireyin bir faydalı mutasyona sahip olduğunu, diğerinin bir başka mutasyona sahip olduğunu varsayalım. Bu organizmalar aseksüel ise, her iki mutasyonun da aynı genomda birleşmesini bekleme şansları azdır. Eşeyli üreme böyle bir fırsat sağlar. Bir popülasyonda ortaya çıkan tüm faydalı mutasyonları etkin bir şekilde "ortak özellik" haline getirir. Eşeyli üremeye sahip canlılarda değişen koşullara uyum oranının daha yüksek olması gerektiği açıktır.

Ancak tüm bu teorik yapılar belirli varsayımlara dayanmaktadır. Matematiksel modellemenin sonuçları, eşeysiz üreme veya kendi kendine döllenme ile karşılaştırıldığında çapraz döllenmenin yarar veya zarar derecesinin bir dizi parametreye bağlı olduğunu göstermektedir. Bunlar arasında nüfus büyüklüğü; mutasyon oranı; genom boyutu; zararlılık/faydalılık derecesine bağlı olarak mutasyonların nicel dağılımı; bir dişinin ürettiği yavru sayısı; seçim verimliliği (rastgele değil, genetik faktörlere bırakılan torunların sayısının bağımlılık derecesi), vb. Bu parametrelerin bazılarının sadece doğal değil, aynı zamanda laboratuvar popülasyonlarında da ölçülmesi çok zordur.

Bu nedenle, bu türden tüm hipotezler, teorik doğrulamalara ve matematiksel modellere çok fazla ihtiyaç duymaz (bunlardan zaten bol miktarda vardır), ancak doğrudan deneysel doğrulamaya ihtiyaç duyar. Bununla birlikte, şimdiye kadar bu tür pek çok deney yapılmamıştır (Colegrave, 2002. Seks, evrimdeki hız sınırını serbest bırakır // Doğa. V. 420. S. 664-666; Goddard ve diğerleri, 2005. Cinsiyet, deneysel maya popülasyonlarında doğal seçilimin etkinliğini artırır // Doğa. V. 434. S. 636-640). Oregon Üniversitesi'nden biyologlar tarafından yuvarlak solucan üzerinde yeni çalışma Caenorhabditis elegans, "çifte fiyatına" rağmen erkekleri terk etmeyen popülasyonlara avantaj sağlayan her iki mekanizmanın da etkinliğini açıkça gösterdi.

Erkeklerin rolünü incelemek için benzersiz bir nesne

solucanlar Caenorhabditis elegans sanki yukarıdaki hipotezlerin deneysel doğrulaması için bilerek yaratılmış gibi. Bu solucanların dişileri yoktur. Popülasyonlar erkeklerden ve hermafroditlerden oluşur ve ikincisi sayısal olarak baskındır. Hermafroditler iki X kromozomuna sahipken, erkeklerde yalnızca bir kromozom bulunur (Drosophila gibi X0 cinsiyet belirleme sistemi). Hermafroditler, sperm ve yumurta üretirler ve kendi kendine döllenmeden yardım almadan çoğalabilirler. Erkekler sadece sperm üretir ve hermafroditleri dölleyebilir. Kendi kendine döllenmenin bir sonucu olarak, sadece hermafroditler doğar. Çapraz döllenme ile yavruların yarısı hermafrodit, yarısı erkektir. Genellikle popülasyonlarda çapraz döllenme sıklığı C.elegans yüzde birkaçını geçmez. Bu sıklığı belirlemek için solucanların samimi yaşamını gözlemlemek gerekli değildir - popülasyondaki erkeklerin yüzdesini bilmek yeterlidir.

Kendi kendine döllenmenin eşeysiz (klonal) üreme ile tam olarak aynı olmadığı açıklığa kavuşturulmalıdır, ancak aralarındaki farklar bir dizi kendi kendini dölleyen nesilde hızla ortadan kalkar. Kendi kendine döllenen organizmalar, birkaç nesil boyunca tüm lokuslar için homozigot hale gelir. Bundan sonra, yavru, tıpkı klonal üremede olduğu gibi, ebeveynlerden genetik olarak farklı olmaktan çıkar.

saat C.elegans mutasyonların çapraz döllenme sıklığını etkilediği bilinmektedir. Onlardan biri, xol-1, erkekler için ölümcüldür ve aslında popülasyonda sadece hermafroditlerin kalmasına ve kendi kendine döllenme ile üremesine yol açar. Bir diğeri sis-2, hermafroditleri sperm üretme yeteneğinden mahrum eder ve onları dişiye dönüştürür. Tüm bireylerin bu mutasyonu taşıdığı bir popülasyon, çoğu hayvanda olduğu gibi normal bir ayrılmış popülasyon haline gelir.

Yazarlar, klasik yöntemler kullanarak (genetik mühendisliği değil, çaprazlama yoluyla), yalnızca mutasyonların varlığında farklılık gösteren, neredeyse aynı genomlara sahip iki çift solucan türü yetiştirdi. xol-1 ve sis-2. Her çiftte mutasyona uğramış ilk cins xol-1, yalnızca kendi kendine döllenme ile çoğalır (zorunlu özleşme, işletim sistemi). İkincisi, bir mutasyonla sis 2, sadece zorunlu geçiş (OO) ile çoğaltabilir. Her bir cins çiftine, aynı genetik "arka plana" sahip, ancak her iki mutasyondan (vahşi tip, WT) sahip olmayan bir üçüncüsü eşlik etti. WT ırklarında standart laboratuvar koşullarında çapraz döllenme sıklığı %5'i geçmez.

Erkekler gerekli! deneysel olarak test edildi

Bu üçüz cinsler ile iki seri deney yapılmıştır.

ilk serideçapraz döllenmenin "genetik yükten" kurtulmaya yardımcı olduğu hipotezini test etti. Deney 50 nesil boyunca devam etti (elbette solucanlar, deneyciler değil). Her nesil solucan, kimyasal bir mutajene, etil metansülfonata maruz bırakıldı. Bu, mutasyon oranında yaklaşık dört kat artışla sonuçlandı. Genç hayvanlar, vermikülitten bir duvarla yarıya bölünmüş (şekle bakın) bir Petri kabına yerleştirildi, tabağın bir yarısına solucanlar yerleştirildi ve yiyecekleri bakteriydi. E. koli diğer yarısındaydı. Nakledilen solucanlar, yanlışlıkla yapışan bakterileri temizlemek için bir antibiyotik ile tedavi edildi. Sonuç olarak, yiyeceğe ulaşmak ve dolayısıyla hayatta kalma ve yavru bırakma şansı elde etmek için solucanlar bir engeli aşmak zorunda kaldılar. Böylece deneyciler, zararlı mutasyonları ayıklayan "temizleyici" seçilimin etkinliğini artırdı. Normal laboratuvar koşullarında, solucanların her tarafı yiyeceklerle çevrili olduğundan seçim verimliliği çok düşüktür. Böyle bir durumda, zararlı mutasyonlarla aşırı yüklenmiş çok zayıf hayvanlar bile hayatta kalabilir ve çoğalabilir. Yeni deney düzeneğinde bu eşitlemeye son verildi. Duvarın üzerinden geçebilmek için solucanın sağlıklı ve güçlü olması gerekir.

Yazarlar, deneyden önce ve sonra solucanlarda, yani birinci ve ellinci neslin bireylerinde uygunluğu karşılaştırdılar. solucanlar C.elegans uzun süre dondurularak saklanabilir. Bu, bu tür deneyleri büyük ölçüde kolaylaştırır. Deney devam ederken, 1. nesil solucanların bir örneği dondurucuda sessizce yatıyordu. Fitness şu şekilde ölçüldü. Solucanlar, genomuna ışık saçan protein geninin eklendiği kontrol solucanları ile eşit oranlarda karıştırıldı ve deney düzeneğine dikildi. Hayvanlara engeli aşmaları ve üremeleri için süre verilmiş ve ardından yavrulardaki ışık saçan bireylerin yüzdesi belirlenmiştir. Bu yüzde birinci nesile göre ellinci nesilde artmışsa deney sırasında uygunluk artmış, azalmışsa dejenerasyon olmuş demektir.

Deneyin sonuçları şekilde gösterilmiştir. Çapraz döllenmenin genetik yükle baş etmenin güçlü bir yolu olduğunu açıkça gösteriyorlar. Çapraz gübreleme sıklığı ne kadar yüksek olursa, nihai sonuç o kadar iyi olur (şekildeki tüm çizgiler soldan sağa doğru artar). Yapay olarak artan mutasyon oranı, OO - "zorunlu melezler" hariç tüm solucan türlerinin dejenerasyonuna (zindelikte azalma) yol açmıştır.

Mutajenezin yapay olarak hızlandırılmadığı ırklar için bile, çapraz döllenmenin yüksek sıklığı bir avantaj sağladı. Normal laboratuvar koşullarında bu avantaj görünmez çünkü solucanların yiyeceğe ulaşmak için duvarların üzerinden tırmanmasına gerek yoktur.

İlginç bir şekilde, iki işletim sistemi kontrol türünden birinde (“zorunlu kendi kendine gübreleme”), mutasyon oranında bir artış olmasa bile, çapraz döllenmenin reddedilmesi dejenerasyona yol açtı (şekilde üstteki eğri çiftinde soldaki kare) sıfırın altında bulunur).

Şekil ayrıca deney sırasında "yabani" ırkların (WT) çoğunda çapraz döllenme sıklığının orijinal %5'ten önemli ölçüde yüksek olduğunu göstermektedir. Bu belki de en önemli sonuçtur. Bu, zorlu koşullar altında (hem bariyeri aşma ihtiyacı hem de artan mutajenez hızı anlamına gelir), doğal seçilimin çapraz döllenme yoluyla çoğalan bireylere açık bir avantaj sağladığı anlamına gelir. Bu tür bireylerin yavruları daha yaşayabilir ve bu nedenle deney sırasında çapraz döllenme eğilimi için seçim gerçekleşir.

Böylece, ilk deney, çapraz döllenmenin popülasyonun zararlı mutasyonlardan kurtulmasına yardımcı olduğu hipotezini ikna edici bir şekilde doğruladı.

ikinci seride deneyler, çapraz döllenmenin faydalı mutasyonlar biriktirerek yeni adaptasyonlar geliştirmeye yardımcı olup olmadığını test etti. Bu sefer solucanlar, yiyeceğe ulaşmak için patojenik bakterilerin yaşadığı alanı aşmak zorunda kaldı. Serratia. Bu bakteriler sindirim sistemine girer. C.elegans, solucanda ölümle sonuçlanabilecek tehlikeli bir hastalığa neden olur. Bu durumda hayatta kalabilmek için solucanların ya zararlı bakterileri yememeyi öğrenmeleri ya da onlara karşı direnç geliştirmeleri gerekiyordu. Solucanların deneysel popülasyonlarının hangi seçenekleri seçtiği bilinmiyor, ancak 40 neslin üzerinde, OO ırkları yeni koşullara mükemmel bir şekilde adapte oldu, WT ırkları biraz daha kötü adapte oldu ve OS ırkları hiç adapte olmadı (hayatta kalmaları zararlı bakteri içeren bir ortam başlangıçtaki düşük seviyede kalmıştır). Bir kez daha, deney sırasında, seleksiyon etkisi altındaki WT ırkları, çapraz döllenme sıklığını önemli ölçüde arttırdı.

Bu nedenle, çapraz döllenme, popülasyonun değişen koşullara, bu durumda patojenik bir mikrobun görünümüne uyum sağlamasına gerçekten yardımcı olur. WT ırklarının deney sırasında çapraz döllenme sıklığını arttırdığı gerçeği, erkeklerle çiftleşmenin (kendi kendine döllenmenin aksine) hermafroditlere, erkek üreterek ödemek zorunda oldukları "çifte fiyattan" açıkça daha ağır basan ani bir uyum avantajı sağladığı anlamına gelir.

Çapraz döllenmenin sadece ikievcikli organizmalarda meydana gelmediğine dikkat edilmelidir. Örneğin, birçok omurgasız, kendilerini değil, birbirlerini dölleyen hermafrodittir - çapraz. Bitkilerde, biseksüel ("hermafroditik") bireylerin çapraz tozlaşması da, hafifçe söylemek gerekirse, nadir değildir. Bu çalışmada test edilen her iki hipotez de bu tür hermafroditlere oldukça uygulanabilir. Başka bir deyişle, bu çalışma "çapraz hermafroditizm"in bir şekilde ikievcillikten daha aşağı olduğunu kanıtlamadı. Ancak bu iki seçenekten ilki için meşhur "çifte fiyat" ödemenize gerek yok. Bu nedenle, sorun hala devam etmektedir.

Yapılan deneyler, çapraz döllenmeye kıyasla kendi kendine döllenmenin dezavantajlarını ortaya çıkardı, ancak birçok organizmanın neden "çift yönlülüğü" çapraz hermafroditizme tercih ettiğini açıklamadılar. Bu bulmacayı çözmenin anahtarı muhtemelen cinsel seçilimdir. Dioeciousness, dişilerin eşlerini titizlikle seçmelerini sağlar ve bu, zararlı ve faydalı mutasyonları biriktirme verimliliğini artırmanın ek bir yolu olarak hizmet edebilir. Belki de bu hipotez bir gün deneysel onay alacaktır.

görünmek.
Ünlü evrimci John Maynard Smith, çalışmasında bu sorunun ciddiyetine dikkat çekmiştir.

onun kitabı Cinsiyetin Evrimi (1978). Maynard Smith, "çifte" adını verdiği paradoksu ayrıntılı olarak ele aldı.

seks fiyatı” (seks maliyetinin iki katı). Özü, diğer şeylerin eşit olması, eşeysiz üreme (veya

kendi kendine döllenme), erkekleri içeren çapraz döllenmeden tam olarak iki kat daha etkilidir (şekle bakın).

Başka bir deyişle, erkekler nüfusa çok pahalıya mal oluyor. Bunların reddedilmesi, anında ve çok önemli bir

üreme hızında kazanç. Tamamen teknik olarak, ikievlilik ve çaprazlamadan geçişin olduğunu biliyoruz.

eşeysiz üremeye döllenme veya kendi kendine döllenme oldukça mümkündür, bunun birçok örneği vardır

bitkiler ve hayvanlar (bakınız, örneğin: Dev Komodo monitör kertenkelesinin dişileri, erkeklerin katılımı olmadan çoğalır,

"Öğeler", 26.12.2006). Bununla birlikte, aseksüel ırklar ve kendi kendini dölleyen hermafrodit popülasyonları, daha önce bir nedenden dolayı

şimdiye kadar erkeklerin katılımıyla "olağan" şekilde üreyenleri yerinden etmediler.
Neden onlara ihtiyaç duyuluyor?
Söylenenlerden, çapraz döllenmenin bazı avantajlar sağlaması gerektiği sonucu çıkıyor, çok önemli,

erkeklerin reddedilmesinden kaynaklanan üreme verimliliğindeki çifte kazanımdan bile daha ağır basarlar. Ve bunlar

faydalar bir milyon yıl içinde değil, hemen görünmelidir. Doğal seçilimin umurunda değil

uzak umutlar.
Bu faydaların doğası hakkında birçok hipotez vardır (bkz: Eşeyli üremenin evrimi). Bunlardan ikisine bakacağız.

Birincisi "Muller mandalı" olarak bilinir (bkz: Muller "s mandalı). Bir mandal, eksenin bulunduğu bir cihazdır.

sadece bir yönde dönebilir. Bu fikrin özü, aseksüel bir organizmada zararlı bir mutasyon meydana gelirse,

onun torunları artık ondan kurtulamaz. O, bir aile laneti gibi sonsuza dek onun soyundan gelenlere aktarılacaktır.

(çok olası olmayan bir ters mutasyon olmadıkça). Eşeysiz organizmalarda seleksiyon

tek tek genleri değil, yalnızca tüm genomları ayıklayın. Bu nedenle, bir dizi aseksüel organizma neslinde, (ile

belirli koşullar) sürekli bir zararlı mutasyon birikimi vardır. Bu koşullardan biri

oldukça büyük bir genom. Bu arada yuvarlak solucanlar, diğerlerine kıyasla küçük genomlara sahiptir.

hayvanlar. Belki de bu yüzden kendi kendine döllenmeyi karşılayabilirler.
Organizmalar eşeyli olarak çoğalırsa ve çapraz döllenme uygularsa, bireysel genomlar

sürekli parçalanır ve karışır ve daha önce farklı türlere ait olan parçalardan yeni genomlar oluşur.

organizmalar. Sonuç olarak, aseksüel organizmaların sahip olmadığı yeni bir özel varlık ortaya çıkar - popülasyonun gen havuzu.

Genler birbirinden bağımsız olarak çoğalma ya da yok etme olanağına kavuşur. Talihsiz bir mutasyona sahip bir gen,

seçim tarafından reddedilebilir ve belirli bir ebeveyn organizmanın kalan ("iyi") genleri güvenli bir şekilde

kargo", yani sürekli ortaya çıkan zararlı mutasyonlardan kurtulmaya yardımcı olur, dejenerasyonu önler (azaltma

popülasyonun genel uygunluğu).
İkinci fikir birincisine benzer: Eşeyli üremenin organizmaların daha etkili bir şekilde uyum sağlamasına yardımcı olduğunu öne sürüyor.

belirli bir ortamda yararlı olan mutasyonların hızlandırılmış birikimi nedeniyle değişen koşullara. Bir birey varsayalım

faydalı bir mutasyon ortaya çıktı, diğeri farklı. Bu organizmalar aseksüel ise, neredeyse hiç şansları yoktur.

bir genomda her iki mutasyonun kombinasyonunu bekleyin e. Eşeyli üreme böyle bir fırsat sağlar. aslında

bir popülasyonda ortaya çıkan tüm faydalı mutasyonları "ortak özellik" yapar. adaptasyon hızının arttığı açıktır.

Eşeyli üreme olan organizmalarda değişen koşullar daha yüksek olmalıdır.
Ancak tüm bu teorik yapılar belirli varsayımlara dayanmaktadır. matematiksel sonuçlar

simülasyonlar, karşılaştırıldığında çapraz döllenmenin yararlılık veya zararlılık derecesinin

eşeysiz üreme veya kendi kendine döllenme ile bir dizi parametreye bağlıdır. Bunlar arasında nüfus büyüklüğü;

mutasyon oranı; genom boyutu a; derecelerine bağlı olarak mutasyonların nicel dağılımı

zarar/fayda; bir dişinin ürettiği yavru sayısı; seçim verimliliği (sayıya bağımlılık derecesi

torunları rastgele değil, genetik faktörlerden bırakmak), vb. Bu parametrelerin bazıları çok zordur.

sadece doğal olarak değil, aynı zamanda laboratuvar popülasyonlarında da ölçülür.
Bu nedenle, bu türden tüm hipotezler, teorik gerekçelere ve matematiksel modellere çok fazla ihtiyaç duymaz.

(tüm bunlar zaten bol miktarda var), doğrudan deneysel doğrulamada ne kadar. Ancak bu tür deneyler hala

çok fazla şey yapılmadı (Colegrave, 2002. Seks, evrimdeki hız sınırını serbest bırakır // Nature. V. 420. S. 664-

666; Goddard ve diğerleri, 2005. Cinsiyet, deneysel maya popülasyonlarında doğal iyonun etkinliğini arttırır //

Doğa. V. 434. S. 636-640). Oregon Üniversitesi'nden biyologlar tarafından yuvarlak solucan üzerinde yeni çalışma

Caenorhabditis elegans, sağlayan her iki mekanizmanın da etkinliğini açıkça göstermiştir.

"çifte fiyatına" rağmen erkekleri terk etmeyen popülasyonlar için bir avantaj.
Erkeklerin rolünü incelemek için benzersiz bir nesne
Solucanlar Caenorhabditis elegans, yukarıdaki hipotezlerin deneysel olarak test edilmesi için bilerek yaratılmıştır. Bunlar

dişi solucan yoktur. Popülasyonlar erkeklerden ve hermafroditlerden oluşur ve ikincisi sayısal olarak baskındır. saat

hermafroditlerde iki X kromozomu bulunurken, erkeklerde yalnızca bir kromozom bulunur (Drosophila gibi X0 cinsiyet belirleme sistemi). hermafroditler

sperm ve yumurta üretir ve kendi kendine döllenme olmadan çoğalabilir. erkekler

sadece sperm üretir ve hermafroditleri dölleyebilir. Kendi kendini dünyaya döllemenin bir sonucu olarak

sadece hermafroditler görünür. Çapraz döllenmede, yavruların yarısı hermafrodittir,

yarısı erkek. Tipik olarak, C. elegans popülasyonlarında çapraz döllenme sıklığı birkaç taneyi geçmez.

yüzde. Bu sıklığı belirlemek için solucanların samimi yaşamını gözlemlemek gerekli değildir - bilmek yeterlidir

nüfustaki erkeklerin yüzdesi.
Bununla birlikte, kendi kendine döllenmenin eşeysiz (klonal) üreme ile tam olarak aynı olmadığı açıklığa kavuşturulmalıdır.

aralarındaki farklar, kendi kendini besleyen bir dizi nesilde hızla ortadan kalkar. Kendi kendine döllenen organizmalar

birkaç nesil boyunca tüm lokuslar için homozigot hale gelir. Bundan sonra, yavrular farklı olmaktan çıkar.

ebeveynler genetik olarak, klonal üremede olduğu gibi.
C. elegans'ta çapraz döllenme sıklığını etkileyen mutasyonlar bilinmektedir. Bunlardan biri, xol-1, öldürücüdür.

erkekler ve aslında popülasyonda sadece hermafroditlerin kalmasına, üreme

kendi kendine döllenme. Diğeri, sis-2, hermafroditleri sperm üretme yeteneklerinden yoksun bırakır ve aslında onları

dişiler. Tüm bireylerin bu mutasyonu taşıdığı bir popülasyon, aşağıdaki gibi sıradan bir ikievcikli popülasyon haline gelir.

hemen hemen aynı genomlar, sadece xol-1 ve sis-2 mutasyonlarının varlığında farklılık gösterir. Her çiftte ilk cins,

mutasyon xol-1, yalnızca kendi kendine döllenme ile çoğalır (zorunlu kendi kendine üreme, OS). Sis-2 mutasyonu ile ikincisi,

sadece çapraz gübreleme ile çoğaltın (zorunlu çaprazlama, OO). Her bir cins çiftine eşlik edildi

üçüncüsü, aynı genetik "arka plana" sahip, ancak her iki mutasyondan da yoksun (vahşi tip, WT). Irklarda WT frekansı

standart laboratuvar koşullarında çapraz döllenme %5'i geçmez.
Bu üçüz cinsler ile iki seri deney yapılmıştır.
İlk seri, çapraz döllenmenin "genetik" sorunlardan kurtulmaya yardımcı olduğu hipotezini test etti.

kargo." Deney 50 nesil boyunca devam etti (elbette solucanlar, deneyciler değil). Her biri

bir nesil solucan, kimyasal bir mutajene, etil metansülfonata maruz bırakıldı. Bu artışa neden oldu

mutasyon sıklığı yaklaşık dört katıdır. Genç hayvanlar, bir duvarla ikiye bölünmüş bir Petri kabına yerleştirildi.

vermikülit ve solucanlar bardağın bir yarısına ekildi ve yiyecekleri - E. coli bakterisi - diğerindeydi

yarım. Nakledilen solucanlar, yanlışlıkla yapışan bakterileri temizlemek için bir antibiyotik ile tedavi edildi. AT

Sonuç olarak, hayatta kalma ve yavru bırakma şansı elde etmek anlamına gelen yiyeceğe ulaşmak için solucanların

engeli aşmak. Böylece deneyciler, "temizleme" seçiminin etkinliğini artırdı.

zararlı mutasyonlar Normal laboratuvar koşulları altında, solucanlar yiyeceklerle çevrili olduğundan seçim etkinliği çok düşüktür.

her taraftan. Böyle bir durumda, zararlı mutasyonlarla aşırı yüklenmiş çok zayıf olanlar bile hayatta kalabilir ve çoğalabilir.

hayvanlar. Yeni deney düzeneğinde bu eşitlemeye son verildi. Duvarın üzerinden sürünmek için

ellinci nesil. C. elegans solucanları uzun süre donmuş halde saklanabilir. Bu büyük ölçüde kolaylaştırır

deneyler. Deney devam ederken, 1. nesil solucanların bir örneği dondurucuda sessizce yatıyordu.

Fitness şu şekilde ölçüldü. Solucanlar, genomda kontrol solucanlarıyla eşit oranlarda karıştırıldı.

ışıklı protein geninin yerleştirildiği ve bir deney düzeneğine ekildiği. Hayvanlara süre verildi

engeli aşıp çoğalttı ve daha sonra yavrulardaki ışıksız bireylerin yüzdesi belirlendi. Bu yüzde ise

ellinci nesilde birinciye kıyasla arttı, bu da deney sırasında zindeliğin arttığı anlamına geliyor,

azalırsa, dejenerasyon gerçekleşti.
Deneyin sonuçları şekilde gösterilmiştir. Kesin olarak çapraz döllenmenin olduğunu gösterirler.

genetik yükle mücadelede güçlü bir araçtır. Çapraz döllenme sıklığı ne kadar yüksekse, o kadar iyidir.

nihai sonuç (şekildeki tüm satırlar soldan sağa doğru artar). Yapay olarak artan mutasyon oranı

OO - "zorunlu melezler" hariç tüm solucan türlerinin dejenerasyonuna (zindelikte azalma) yol açtı.
Mutajenezin yapay olarak hızlandırılmadığı ırklar için bile, yüksek bir çapraz döllenme sıklığı

avantaj sağladı. Normal laboratuvar koşulları altında, solucanların bunu yapmasına gerek olmadığı için bu avantaj ortaya çıkmaz.

yiyeceğe ulaşmak için duvarların üzerinden tırmanın.
Hızı artırmadan bile, iki kontrol türünden birinde işletim sistemi ("zorunlu kendi kendine gübreleme") olması ilginçtir.

mutasyonlar, çapraz döllenmenin reddedilmesi dejenerasyona yol açtı (üstteki eğri çiftindeki sol kare

rakam sıfırın altında).
Şekil aynı zamanda çoğu "vahşi" ırkta (WT) çapraz döllenme sıklığının

deneyin, başlangıçtaki %5'ten belirgin şekilde daha yüksek olduğu ortaya çıktı. Bu belki de en önemli sonuçtur. zor durumda olduğu anlamına gelir

koşullar (hem bariyeri aşma ihtiyacı hem de artan mutajenez oranı anlamına gelir) doğal

seçim, çapraz döllenme yoluyla çoğalan bireylere açık bir avantaj sağlar. Bu tür bireylerin yavruları

daha uygulanabilir olduğu ortaya çıkıyor ve bu nedenle deney sırasında çaprazlama eğilimi için bir seçim var

gübreleme.
Böylece, ilk deney, çapraz döllenmenin yardımcı olduğu hipotezini ikna edici bir şekilde doğruladı.

popülasyonların zararlı mutasyonlardan kurtulmasını sağlar.
İkinci deney serisinde, çapraz döllenmenin yeni adaptasyonların geliştirilmesine yardımcı olup olmadığı test edildi.

faydalı mutasyonlar biriktirerek. Bu sefer solucanlar yiyeceğe ulaşmak için bölgeyi geçmek zorunda kaldılar.

patojenik Serratia bakterisi yaşar. C. elegans'ın sindirim sistemine giren bu bakteriler,

solucan ölümle sonuçlanabilen tehlikeli bir hastalıktır. Bu durumda hayatta kalmak için solucanlar ya

zararlı bakterileri yutmamayı veya onlara karşı direnç geliştirmemeyi öğrenin. Denekler hangi seçeneği seçti?

solucan popülasyonları bilinmemektedir, ancak 40 neslin üzerinde, OO ırkları yeni koşullara mükemmel bir şekilde adapte olmuştur, WT ırkları

biraz daha kötü adapte oldu ve OS ırkları hiç adapte olmadı (zararlı bakterilerin olduğu bir ortamda hayatta kalmaları

orijinal düşük seviyede kaldı). Ve yine, deney sırasında, ırklarda, WT, seçimin etkisi altında keskin bir şekilde arttı.

çapraz gübreleme sıklığı.
Böylece çapraz döllenme, popülasyonun değişen koşullara uyum sağlamasına yardımcı olur.

koşullar, bu durumda - patojenik bir mikrobun görünümüne. WT'deki deney sırasında

çapraz döllenme sıklığı arttı, yani erkeklerle çiftleşme (karşıt olarak)

kendi kendine döllenme), hermafroditlere, görünüşe göre daha ağır basan, anında uyarlanabilir bir avantaj sağlar.

erkek üretmek için ödemeleri gereken "çifte fiyat".
Çapraz döllenmenin sadece ikievcikli organizmalarda meydana gelmediğine dikkat edilmelidir. Örneğin,

birçok omurgasız, hermafrodittir, kendilerini değil, birbirlerini döller - çapraz gübreleme. saat

bitkilerde biseksüel ("hermafrodit") bireylerin çapraz tozlaşması da, hafifçe söylemek gerekirse, nadir değildir. Her iki hipotez

Bu çalışmada test edilenler, bu tür hermafroditlere oldukça uygulanabilir. Başka bir deyişle, bu çalışma bunu kanıtlamadı.

"Çapraz hermafroditizm", ikievcillikten biraz daha düşüktür. Ancak bu iki seçenekten ilki için ihtiyacınız yok

kötü şöhretli "çifte fiyatı" ödeyin. Bu nedenle, sorun hala devam etmektedir.
Yapılan deneyler, kendi kendine döllenmenin çapraz döllenmeye göre dezavantajlarını ortaya çıkarmış, ancak bunu açıklamamışlardır.

neden birçok organizma çift cinsiyetliliği "çapraz hermafroditizm"e tercih ediyor? Bu bilmeceyi çözmenin anahtarı

büyük ihtimalle cinsel seçilimdir. Dioeciousness, kadınların eşlerini titizlikle seçmelerini sağlar,

ve bu, zararlıların reddedilmesi ve faydalı maddelerin birikmesinin etkinliğini arttırmanın ek bir yolu olarak hizmet edebilir.

mutasyonlar. Bu hipotezin bir gün deneysel onay alması mümkündür.