Germafrodit qurtlarining avlodlari qanday farq qiladi. Jinsiy aloqaning foydalari haqida ko'proq yoki kamroq. Erkaklarning ikki baravar narxi

O'z-o'zidan o'g'itlanadigan hayvonlar, boshqa narsalar teng bo'lsa, ikki uyli hayvonlarga qaraganda ikki baravar tez ko'payadi. Nega tabiatda dioetsiya ustunlik qiladi? Bu savolga javob berish uchun yumaloq qurtlarning zotlari sun'iy ravishda ko'paytirildi. Caenorhabditis elegans, ulardan ba'zilari faqat o'zaro urug'lantirish bilan shug'ullanadi, boshqalari faqat o'z-o'zidan urug'lantirishdir. Ushbu qurtlar bilan o'tkazilgan tajribalar o'zaro urug'lantirishning afzalliklari haqidagi ikkita farazni tasdiqladi. Bir afzalligi - zararli mutatsiyalar genofondini yanada samarali tozalash, ikkinchisi - foydali mutatsiyalarning tezlashtirilgan to'planishi, bu aholining o'zgaruvchan sharoitlarga moslashishiga yordam beradi.

Erkaklarning ikki baravar narxi

Nima uchun jinsiy ko'payish kerak, nima uchun bizga erkaklar kerak? Bu savollarga javoblar ular ko'rinadigan darajada aniq emas.

Mashhur evolyutsionist Jon Meynard Smit o'z kitobida ushbu muammoning jiddiyligiga e'tibor qaratgan Jinsiy aloqa evolyutsiyasi(1978). Maynard Smit "jinsiy aloqaning ikki baravar narxi" deb atagan paradoksni batafsil bayon qildi. Uning mohiyati shundaki, boshqa narsalar teng bo'lsa, jinssiz ko'payish (yoki o'z-o'zini urug'lantirish) erkaklar ishtirokidagi o'zaro urug'lantirishdan ikki baravar samaralidir (rasmga qarang). Boshqacha qilib aytganda, erkaklar aholiga juda qimmatga tushadi. Ularni rad etish ko'payish tezligida darhol va juda muhim daromad keltiradi. Biz bilamizki, faqat texnik jihatdan, dioetsiya va o'zaro urug'lanishdan aseksual ko'payish yoki o'z-o'zini urug'lantirishga o'tish juda mumkin, bunga o'simliklarda ham, hayvonlarda ham ko'plab misollar mavjud (qarang, masalan: Gigant Komodo monitorining urg'ochilari. kaltakesak erkaklar ishtirokisiz ko'payadi, "Elementlar" , 26.12.2006). Shunga qaramay, aseksual irqlar va o'z-o'zini urug'lantiradigan germafroditlarning populyatsiyalari, negadir, erkaklar ishtirokida "odatiy" tarzda ko'payadiganlarni hali ham siqib chiqarmagan.

Nima uchun ular baribir kerak?

Aytilganlardan kelib chiqadiki, o'zaro urug'lantirish ba'zi afzalliklarga ega bo'lishi kerak, shuning uchun ular hatto erkaklarni rad etish natijasida naslchilik samaradorligining ikki baravar oshishiga olib keladi. Bundan tashqari, bu afzalliklar million yildan keyin emas, balki darhol paydo bo'lishi kerak. Tabiiy tanlanish uzoq istiqbollarga ahamiyat bermaydi.

Ushbu imtiyozlarning tabiati haqida ko'plab farazlar mavjud (qarang: Jinsiy ko'payish evolyutsiyasi). Biz ulardan ikkitasini ko'rib chiqamiz. Birinchisi “Möller ratcheti” deb nomlanadi (qarang: Myuller ratcheti).Ratchet - bu o'qi faqat bir yo'nalishda aylana oladigan qurilma.G'oyaning mohiyati shundan iboratki, agar jinssiz organizmda zararli mutatsiya sodir bo'lsa. uning avlodlari allaqachon undan qutulolmaydi.U barcha avlodlariga abadiy nasl la'nati kabi o'tadi (agar teskari mutatsiya sodir bo'lmasa va buning ehtimoli juda kichik bo'lsa).Aseksual organizmlarda faqat tanlanish mumkin. individual genlarni emas, balki butun genomlarni rad etadi.Shuning uchun jinssiz organizmlarning bir qator avlodlarida (ma'lum sharoitlarda) barqaror ravishda zararli mutatsiyalar to'planishi mumkin.Ushbu shartlardan biri etarli darajada katta genom hajmi. , Aytgancha, genomlar boshqa hayvonlarga nisbatan kichikdir. Ehtimol, shuning uchun ular o'z-o'zini urug'lantirishga qodir (pastga qarang).

Agar organizmlar jinsiy yo'l bilan ko'paysa va o'zaro urug'lantirishni amalga oshirsa, u holda individual genomlar doimo tarqalib, aralashib ketadi va ilgari turli organizmlarga tegishli bo'lgan bo'laklardan yangi genomlar hosil bo'ladi. Natijada, aseksual organizmlarda mavjud bo'lmagan maxsus yangi mohiyat paydo bo'ladi - genofond populyatsiyalar. Genlar bir-biridan mustaqil ravishda ko'payish yoki kesish imkoniyatiga ega bo'ladi. Muvaffaqiyatsiz mutatsiyaga ega bo'lgan genni tanlash orqali rad etish mumkin va ma'lum bir ota-ona organizmining qolgan ("yaxshi") genlari populyatsiyada xavfsiz tarzda saqlanishi mumkin.

Shunday qilib, birinchi g'oya shundan iboratki, jinsiy ko'payish genomlarning "genetik yuk" dan tozalanishiga hissa qo'shadi, ya'ni doimiy ravishda paydo bo'ladigan zararli mutatsiyalardan xalos bo'lishga yordam beradi, degeneratsiyani oldini oladi (aholining umumiy jismoniy tayyorgarligining pasayishi).

Ikkinchi g'oya birinchisiga o'xshaydi: u jinsiy ko'payish ma'lum bir muhitda foydali bo'lgan mutatsiyalarning to'planishini tezlashtirish orqali organizmlarning o'zgaruvchan sharoitlarga samaraliroq moslashishiga yordam beradi. Aytaylik, bir odamda bitta foydali mutatsiya, boshqasida boshqasi bor. Agar bu organizmlar aseksual bo'lsa, ularning ikkala mutatsiyani bir xil genomda birlashishini kutish imkoniyati kam. Jinsiy ko'payish bunday imkoniyatni beradi. U samarali populyatsiyada paydo bo'lgan barcha foydali mutatsiyalarni "umumiy mulk" qiladi. Jinsiy ko'payishli organizmlarda o'zgaruvchan sharoitlarga moslashish darajasi yuqoriroq bo'lishi aniq.

Biroq, bu nazariy konstruktsiyalarning barchasi ma'lum taxminlarga asoslanadi. Matematik modellashtirish natijalari shuni ko'rsatadiki, jinssiz ko'payish yoki o'z-o'zini urug'lantirish bilan solishtirganda o'zaro urug'lantirishning foydali yoki zararli darajasi bir qator parametrlarga bog'liq. Bularga aholi soni; mutatsiya tezligi; genom hajmi; mutatsiyalarning zararli/foydalilik darajasiga qarab miqdoriy taqsimlanishi; bitta urg'ochi tomonidan ishlab chiqarilgan nasllarning soni; selektsiya samaradorligi (qolgan avlodlar sonining tasodifiy emas, balki genetik omillarga bog'liqlik darajasi) va boshqalar Bu parametrlarning ba'zilarini nafaqat tabiiy, balki laboratoriya populyatsiyalarida ham o'lchash juda qiyin.

Shuning uchun, bu turdagi barcha gipotezalar nazariy asoslash va matematik modellarga emas, balki to'g'ridan-to'g'ri eksperimental tekshirishga muhtojdir. Biroq, hozirgacha bunday tajribalar ko'p bo'lmagan (Colegrave, 2002. Jinsiy aloqa evolyutsiya tezligini cheklaydi // Tabiat. V. 420. B. 664–666; Goddard va boshqalar, 2005. Jinsiy eksperimental xamirturush populyatsiyalarida tabiiy tanlanish samaradorligini oshiradi // Tabiat. V. 434. B. 636-640). Oregon universiteti biologlari dumaloq qurt bo'yicha yangi tadqiqot Caenorhabditis elegans, ikkala ko'rib chiqilgan mexanizmlarning samaradorligini yaqqol ko'rsatib berdi, ular "ikki baravar qimmat" bo'lishiga qaramay, erkaklardan voz kechmaydigan populyatsiyalarga ustunlik beradi.

Erkaklar rolini o'rganish uchun noyob ob'ekt

Sharhlarni ko'rsatish (22)

Sharhlarni yopish (22)

Qiziq, nima uchun maqolada jinsiy ko'payish uchun "surish" uchun yana bir oddiy tushuntirish ko'rib chiqilmagan: qiyinroq sharoitlarda omon qolish uchun ko'proq erkaklik (yoki "erkaklik"), agar xohlasangiz? Bular. yashash uchun kurashda birinchi strategiya - qiyinchiliklarga dosh bera olish uchun faollik va kuchni oshirish.

Bu. hayot qanchalik qiyin bo'lsa, erkaklar shunchalik ko'p "erkak" bo'ladi va shuning uchun jinsiy farq kuchliroq bo'ladi. Xo'sh, faol erkaklar, albatta, urg'ochilarni faolroq urug'lantiradi. Demak - va dichotomiyani kuchaytirish, tk. Machoning avlodi, ehtimol, o'zi ham macho bo'ladi.

Hayotning qiyinchiliklari bilan kurashishning yana bir strategiyasi - "ayol", ya'ni. moslashish qobiliyatini maksimal darajada oshirish, "suyuqlik", "genetik harakatchanlik". Bu sizga biologik va kimyoviy hujumlar bilan yaxshiroq kurashish imkonini beradi.

Ushbu strategiyalar bir-biriga qarama-qarshi ekanligini hisobga olsak (faol kurash va passiv turar joy), ularni bitta (aslida germafrodit) organizmda birlashtirish foydasizdir.

Shunday qilib, agar biz dastlab germafrodit populyatsiyasini olsak, uning a'zolarini etarlicha uzoq vaqt davomida hayot uchun kurashishga majburlash orqali biz oxir-oqibat alohida jinsiy populyatsiyani olamiz. Va zararli mutatsiyalarning to'planishi / yo'q qilinishidan olingan barcha daromadlar faqat yon ta'sir bo'ladi.

Bundan kelib chiqadiki, bir jinsli populyatsiyalar etarli darajada barqaror yoki "stresssiz" yashash sharoitlarida ko'proq muvaffaqiyat qozonishlari kerak, ular "bir marta va umuman" moslashishi mumkin. Agar shart-sharoitlar ko'pincha oldindan aytib bo'lmaydigan tarzda o'zgarsa va o'zgarishlar ham jismoniy (harorat, bosim, oziq-ovqat ishlab chiqarish) va biokimyoviy (oziq-ovqat tarkibi, mikroorganizmlar) parametrlariga ta'sir qilsa, unda bir turga qaraganda ikki xil strategiyaning yuqori ixtisoslashgan tashuvchilari bo'lishi ancha foydalidir. "universal" tashuvchi, ammo samarasiz strategiya.

Qiziq, Aleksandr, bu tajribaning bu talqinini rad eta olasizmi? Men tushunganimdek, u olingan ma'lumotlarga zid emas, balki "genetik foydalilik" haqidagi mavhum dalillar o'rniga, organizmning oddiy va tushunarli fenotipik xususiyatlarini birinchi o'ringa qo'yadi, bu, albatta, bilvosita bog'liqdir. genotip.

Javob bering

• Ehtimol, bu erda nimadir bor, lekin "zararli mutatsiyalarni to'plash / yo'q qilishdan olingan daromad" - bu darhol va to'g'ridan-to'g'ri namoyon bo'ladigan haqiqiy mexanizm, lekin siz aytgan narsadan ko'ra, daromad o'zini "agarda" namoyon bo'lishini kutish mumkin. bir necha million yil" , ayniqsa buning uchun men eslatmada millionlab yillarni eslatib o'tdim. O'z gipotezangizni sinab ko'rish uchun siz uni ishlab chiqishingiz, rasmiylashtirishingiz, ba'zi aniq sinovdan o'tadigan taxminlarni ilgari surishingiz kerak; eng muhimi, bu erda va hozir qanday ishlaydi?
  Va siz "genetik foydalilik haqidagi mavhum mulohaza" eslatmasida ko'rganingiz g'alati: men buning aksini sinab ko'rdim - mavhum fikrlashdan qat'iylik bilan uzoqlashdim, bu mexanizmlar (zararli va foydali mutatsiyalarni tanlab "saralash") haqiqatan ham shu erda va hozir ishlaydi; Ko'rinib turibdiki, bu erda qandaydir tushunmovchilik bor.

  Javob bering

  • Men so'zlarga aniqlik kiritishim kerakga o'xshaydi.

    1) Men uchun genetik foydalilik haqidagi fikrlash qat'iy belgilangan ma'noda "mavhum" - bu tarzda fikr yuritish, biz o'ziga xos jismoniy/xulq-atvor mexanizmlaridan mavhumlashamiz. Bu mexanizmlar, albatta, genlar bilan bog'liq, lekin bu munosabatlar qattiq va chiziqli emas, shuning uchun xatti-harakatlar haqida gapirganda, biz genlar haqida deyarli hech narsa bilmaymiz va aksincha. Shu ma’noda bir jihat haqidagi bilim boshqa bir jihat haqidagi bilimga nisbatan “abstrakt”dir. Umid qilamanki, bu so'z sizga e'tirozlarga sabab bo'lmaydi.

    2) Eksperiment natijalarining bir ma'noli talqiniga qo'shilmayman.

    Maqolani ataylab qayta o‘qib chiqdim, nazarimda, “o‘zaro urug‘lantirish”ni “omon qolish strategiyasini ajratish” bilan almashtirish uning mazmunini, mafkurasini, xulosalarini umuman o‘zgartirmaydi. Misol tariqasida, bu erda bir nechta "o'zgartirilgan" iqtiboslar keltirilgan:

    "Tajriba natijalari rasmda ko'rsatilgan. Ular _omon qolish strategiyalarini ajratish_ genetik yukga qarshi kurashning kuchli vositasi ekanligini aniq ko'rsatmoqda [o'qing - omon qolish samaradorligi uchun kurash]. _Omon qolish strategiyalarini ajratish qanchalik samarali bo'lsa_, shuncha yaxshi. yakuniy natija (rasmdagi barcha chiziqlar chapdan o'ngga ko'payadi.) Sun'iy ravishda ortib borayotgan mutatsiya tezligi barcha qurt zotlarining nasli buzilishiga (fitnadorlikning pasayishiga) olib keldi, bundan _iklik omon qolish strategiyasiga majburan o'tkazilganlardan tashqari_ - " majburiy chatishtirishlar".

    "Hatto mutagenez sun'iy ravishda tezlashtirilmagan zotlar uchun ham omon qolish strategiyasini ajratishning kuchayishi_ afzallik berdi."

    Qizig'i shundaki, ikkita OT boshqaruv zotlaridan birida ("majburiy o'z-o'zini o'g'itlar"), hatto mutatsiya tezligini oshirmasdan, omon qolish strategiyalarini ajratmaslik yoki buni amalga oshirishning iloji yo'qligi degeneratsiyaga olib keldi (o'ngdagi chap quti). rasmdagi yuqori egri juftlik noldan pastda joylashgan)."

    Shunday qilib, men million yil kutishim shart emas - kerakli tajribalar allaqachon amalga oshirilgan va siz murojaat qilgan maqolada tasvirlangan. Menga muammo bayonining asl formulasini shunchaki o'zgartirish kifoya, uni o'zaro faoliyatning "mavhum" (bu bilan_o'zaro ta'sirga_) mexanizmiga emas, balki organizmning atrof-muhit bilan o'zaro ta'sirining o'ziga xos jarayoniga ("omon qolish strategiyasi") qaratish kifoya. - urug'lantirish. Qolgan hamma narsani hech qanday o'zgarishsiz qoldirish mumkin - bu maqola mening g'oyamni mukammal tarzda tasvirlab beradi, go'yo men bu tajribalarning barchasini o'zim ixtiro qilganim va amalga oshirganman. Lekin nima uchun bir xil ishni ikki marta qilish kerak? :))

    Aytgancha, men keltirgan mulohazalarga asoslanib, ikkinchi qator eksperimentlar bilan bog'liq aniq, tasdiqlanadigan va rad etilishi mumkin bo'lgan taxminni aytish mumkin: dushmanlik muhitida omon qolish uchun kurashda, omon qolish strategiyalarining ikkiligi omon qolish strategiyasining ikki xilligiga olib kelishi kerak edi. "ayol" strategiyasini faollashtirish - masalan, zararli bakteriyalarni "hazm qilish", ularni yomon bo'lsa ham, oziq-ovqatga aylantirish yoki ularga moslashish va immunitetni rivojlantirish. Shu sababli, bu erda kutish mumkinki, bunday sharoitlarda o'zaro urug'lanishning ko'payishi erkaklarning "erkakligi" ning ko'payishi bilan emas (birinchi tajribada bo'lgani kabi), balki o'sish bilan bog'liq bo'ladi. ayollarning "ayolligi". Mana, "bu erda va hozir qanday ishlaydi?" Degan savolga javob. Maqolada bu moment chetlab o'tildi ("Tajribaviy qurt populyatsiyalari tomonidan tanlangan variantlardan qaysi biri noma'lum").

    Javob bering

    • Balki, balki, lekin bu erda asosiy muammo shundaki, "o'zaro urug'lantirish" bevosita kuzatilishi mumkin bo'lgan haqiqatdir; o'zaro urug'lantirish darajasi - aniq o'lchash mumkin bo'lgan miqdor. “Omon qolish strategiyalarini ajratish” esa, ko‘ryapsizmi, o‘ziga xos talqin, maxsus sinovdan o‘tishi kerak bo‘lgan gipoteza turi. Axir, hech kim qurtlarning bunday ajralish imkoniyatini qanchalik ishlatganini (yoki ishlatmaganligini) sinab ko'rmagan yoki o'lchamagan.

      Javob bering

      • Xo'sh, maqolada tasvirlangan tajribalardan oldin, o'zaro urug'lantirish gipotezasi ham faqat gipoteza edi. Boshqa tomondan, "omon qolish strategiyalarini ajratish" nuqtai nazaridan, o'zaro urug'lantirishga o'tish tabiiy oqibatdir, shuning uchun maqolada tasvirlangan tajribalarni men ta'riflagan gipotezaning bilvosita tasdig'i deb hisoblash mumkin.

        Va agar siz farazlarni ilgari surmasangiz, unda tekshirish uchun hech narsa bo'lmaydi.

        Bunday holda, siz maqolada tasvirlangan tajribalarni shunchaki takrorlashingiz mumkin, lekin mexanik ravishda kuzatiladigan parametrlarga (o'zaro urug'lantirish) emas, balki jarayonning dinamikasiga (_kim aniq_ - "erkaklar" yoki "ayollar" omon qolish uchun javobgardir) ma'lum sharoitlarda) va biokimyo , bu, albatta, ko'proq vaqt talab qiladigan va nozik tajribalarni talab qiladi. Ammo ular million yil kutishlari kerak (yoki 50 avlod eksperimentatorlari) ...

        Texnik jihatdan, bunday tajriba uchun barcha elementlar, qoida tariqasida, allaqachon mavjud: siz tuxum va sperma sintezi uchun mas'ul bo'lgan genlarga ko'p rangli lyuminestsent oqsillar genlarini biriktirishingiz kerak va keyin qaysi rang ustun bo'lishini ko'rishingiz kerak. berilgan vaziyat. Agar bu erda aniq farqlar bo'lmasa, unda siz jinsiy gormonlar (masalan, testosteron va estrogen analoglari) sintezi uchun mas'ul bo'lgan genlarga yopishib olishingiz mumkin.

        Aytgancha, meni doimo savol qiziqtirgan: floresan oqsil genlarining qo'shilishi asosiy genlar yoki kuzatilgan molekulalarning faoliyatini o'zgartirmasligini qanday bilamiz? Shunday bo'lsa-da, organizm juda murakkab tizim bo'lib, yorug'lik oqsilining genini qo'shish orqali biz, umuman olganda, yangi organizm asl organizmga mutlaqo o'xshashligini aniq ayta olmaymiz.

        Javob bering

        • "... maqolada tasvirlangan tajribalar oldin va o'zaro urug'lantirish gipotezasi ham faqat faraz edi ...". Bu to'g'ri emas: C. elegansdagi jinsni aniqlash tizimi ushbu maqoladan ma'lum emas va faqat erkaklar o'zaro urug'lanishni ta'minlaydi, bu qurtlarni namunaviy ob'ektga "aylantirish" paytida Brennerga ma'lum edi. Masalan, qarang. http://wormbook.org/toc_sexdetermination.html.

          "Tarbirlarga" berilmang. Tadqiqotchilarning boshlarida ma'lum bir gipoteza bor edi va ular buni tajribada sinab ko'rishdi. Agar natija boshqacha bo'lib chiqsa, gipoteza yomon ishlayotganini tan olish kerak. Agar sizda o'zingizning gipotezangiz bo'lsa - eksperimentning dizaynini ishlab chiqing va uni o'tkazing: gipoteza eksperimentni o'zini ag'darish uchun belgilaydi, aksincha emas.

          "... floresan oqsil genlarining qo'shilishi asosiy genlarning faoliyatini o'zgartirmasligini qanday bilamiz ...". Model ob'ektlari uchun lyuminestsent oqsil genlarining hujayralar faoliyatiga va umuman organizmning ishlashiga ta'siri, albatta, ma'lum. Bundan tashqari, bu ta'sir (men Drosophila adabiyotidan bilganimdek) o'rtacha darajada salbiy. Ammo biz nisbiy (!) Fitnessni yagona aniqlashning qulay usuli haqida gapiramiz.

          Javob bering

          • 1) Nima uchun Aleksandr va men jinsni aniqlash tizimi haqida gapirganingizga qaror qilganingizni tushunmayapman. Bizning muhokamamizda o'zaro urug'lantirish samaraliroq omon qolishga yordam beradigan moslashuvchan xususiyat sifatida qaraldi.

            Maqola mualliflarining pozitsiyasi shundan iboratki, ko'proq moslashgan shaxslar o'zaro urug'lanishni tez-tez uchratishganligi sababli, qo'pol qilib aytganda, qiyinroq sharoitlarda omon qolishga muvaffaq bo'lgan shaxslar o'zlarining genofondini tozalashlari kerakligini "tushadilar". zararli mutatsiyalar va foydalilarini to'playdi. , va tezda o'zaro urug'lantirishga o'ting.

            Men bir xil faktlarni boshqacha talqin qilish mumkinligini ta'kidladim - agar jinsiy aloqa bilan bog'liq ikkita omon qolish strategiyasi mavjud bo'lsa, unda omon qolish uchun kurashish zarurati ushbu strategiyalarning faollashishiga va natijada jinslar o'rtasidagi tafovutning kuchayishiga olib keladi. , aslida, o'zaro urug'lanishga olib keladi.

            Shu nuqtai nazardan qaraganda, o'zaro urug'lantirish tendentsiyasi kuchayishi o'z-o'zidan gipotezalardan biriga ustunlik berishga imkon bermaydi, bu "o'zgartirilgan" iqtiboslar yordamida aniq isbotlangan. Bular. tadqiqotchilarning "boshida bo'lgan" degan gipoteza, aslida, isbotlanmagan - bu shunchaki rad etilmagan. Aslida, agar u rad etilgan bo'lsa, unda hech qanday nashr bo'lmagan bo'lar edi - gumanitar fanlarda ular salbiy natijani yoqtirmaydilar. Afsuski, men o'z-o'zidan havola bera olmayman, lekin yaqinda yangiliklarda "salbiy" tadqiqotlarni nashr qilish mavzusidagi eksperiment haqida xabar paydo bo'ldi.

            2) "Tarhbirlar" (ya'ni, nazariy tahlil) zamonaviy aniq va muhandislik fanlarini gumanitar fanlardan (biologiyani o'z ichiga oladi) ajratib turadigan narsadir. Chunki Men ma'lumotim bo'yicha muhandisman, shuning uchun men hodisa ortidagi qat'iy nazariy modelni ko'rishga harakat qilaman, ammo ular muvaffaqiyatli tajriba asosida bo'lsa ham, umumiy fikrni emas.

            3) Men gipotezamni sinab ko'rishga imkon beradigan eksperimental dizaynni taklif qildim (flüoresan oqsillar yordamida "erkak" / "ayol" holatining faolligini ko'rsatish). Lekin, chunki Men muhandisman, biolog emas, men bu tajribani qila olmayman. Shunday qilib, agar mening gipotezam to'g'ri bo'lsa va demak, evolyutsiya mexanizmlarini chuqurroq tushunishga imkon beradigan bo'lsa ham, u juda uzoq vaqt davomida - biologlardan biri 50-100 yil davomida "chetdan tashqari" bo'lib qoladi. o'zi ham xuddi shu narsani o'ylamaydi. Zerikarli...

            Javob bering

            • Bu talqinlar haqida emas. Gipotezalar va testlar mavjud. Bundan tashqari, natijalar va kutish o'rtasidagi nomuvofiqlikni tushuntirishga urinishlar va yangi tajribalarni o'rnatish bo'yicha quyidagi takliflar mavjud. Tajribalar o'z-o'zidan tug'ilmaydi - zamonaviy tabiiy fanlar (biologiyani o'z ichiga oladi) induktivistik yondashuvga asoslanmagan. (Iltimos, bir so'z bilan nima uchun biologiyani gumanitar fanlarga bog'laganingizni tushuntirib bering va tabiiy fanlarda nimani qoldirgan bo'lardingiz.)
              O'zaro urug'lantirish haqidagi sharhim (Iskandarning so'zlariga qo'shimcha ravishda) bu "to'g'ridan-to'g'ri" o'lchanadigan qiymat ekanligini ko'rsatish uchun mo'ljallangan edi, bu gipoteza emas, bu omil. Men sizning "omon qolish strategiyalarini ajratishning kuchayishi" _potentsial ravishda ushbu omil bilan bog'liq deb bahslashmayman. Ma'lum ma'noda sizning gipotezangiz ilmiyroq bo'lib chiqishi mumkin; ko'proq soxtalashtirilgan va ko'proq ma'lumotga ega. Iltimos, aniqroq shakllantiring. Menimcha, 50-100 yil kutishga to'g'ri kelmaydi: Geodakyan yaqin narsani aytdimi?
              Salbiy natijalar e'lon qilinmaganligi haqida. Men sizni, masalan, ushbu maqolaga havola qilaman: http://site/news/431169. Asl (va keng tarqalgan) g'oya shundan iboratki, ayol feromonlari turlarga xos attraktorlar rolini o'ynaydi. Ushbu gipoteza (bunday to'g'ridan-to'g'ri formulada) rad etildi, chunki "hidi" bo'lmagan shaxslar har qanday erkaklar, hatto boshqa turlar uchun ham jozibali sherikdir. BUNDAN KEYIN, muqobil (va ko'proq ma'lumot beruvchi) gipoteza shakllantirildi va yangi tajribalar uni sinab ko'rishga qaratilgan. Aytgancha, boshqa dastlabki gipotezalar - enotsitlarning feromonlarni ishlab chiqarishdagi roli va erkak feromonining bir jinsli aloqalarni oldini olish va urg'ochilarni jalb qilishdagi roli to'g'risida - rad etilmadi va shuning uchun juda kuchli MUSTAHKAM oldi, chunki tajribalar bu farazlarning eng chuqur oqibatlari.

              Javob bering

              • 1) Muloqotimiz osoyishta ilmiy munozaraga “boshqarayotganidan” xursandman.

                Gipotezalarni ilgari surish va ularni eksperimental tekshirish har qanday fanda zaruriy bosqichdir. Olingan natijalarni qanday talqin qilish va ularni allaqachon ma'lum bo'lgan bilimlar yig'indisiga qanday moslashtirish haqida butun savol tug'iladi. Shuning uchun men o'zim uchun tabiiy fanlar sifatida juda jiddiy bashorat qilish kuchiga ega bo'lgan gipotezalarni yaratish usullari va eksperimental tasdiqlanmagan (masalan, mavjud uskunalar parametrlariga ta'sirning yo'qligi) yoki salbiy natijani ko'rib chiqaman. tajriba qidiruv doirasini toraytiruvchi yoki aksincha kengaytiruvchi yangi bashorat qilish imkonini beradi. Fizika, albatta, bunday fanlarga tegishli; So'nggi paytlarda kimyo, men tushunganimdek, bu mezonga ham mos kela boshladi.

                Biologiyada (molekulyar biologiyadan farqli o'laroq), afsuski, hozirgi kunga qadar mafkura 19-asr darajasiga juda yaqin - bu erda men mavjud ma'lumotlar massivini va gipotezalarni yaratishni NAYSAL talqin qilish va tizimlashtirish usullarini ko'rmayapman. katta bashorat qilish kuchi bilan (Ohm qonuni yoki Nyuton qonunlari kabi). Shuning uchun men uni ma'lumotlarni to'plashning etarlicha yaxshi ishlab chiqilgan usullariga ega, ammo bu ma'lumotlar asosida tabiatning asosiy qonunlarini aniqlash uchun ishonchli ishlaydigan usullarni hali ishlab chiqmagan gumanitar fanlarga havola qilaman. Hatto biologiyaning eng asosiy qonuni - evolyutsiya qonuni ham tavsiflovchi xususiyatga ega va hech qanday bashorat qilish kuchiga ega emas, bu esa kreatsionizm va aqlli yaratilish kabi "talqin"larning mavjud bo'lishiga imkon beradi. Shubhasiz, agar evolyutsiya qonuni Om qonuni kabi bashorat qilish kuchiga ega bo'lsa, bunday "talqin" allaqachon yo'qolgan bo'lar edi.

                2) "Ma'lum ma'noda sizning gipotezangiz ilmiyroq, ya'ni soxtaroq va ma'lumotliroq bo'lib chiqishi mumkin. Iltimos, buni aniqroq shakllantiring. Menimcha, 50-100 yil kutishingiz shart emas: Geodakyan yaqin bir narsa deysizmi?"

                Geodakyanning (http://vivovoco.rsl.ru/VV/PAPERS/NATURE/VV_SC30W.HTM) maqolasi matniga ko'ra, uning pozitsiyasi haqiqatan ham men aytganlarimga juda yaqin, biroq mening fikrimcha, juda muhimlari ham bor. nuqtai nazar, farq. Eng muhimi shundaki, Geodakyan o'z kontseptsiyasini tashqi muhitga "biriktiradi", men esa organizm faoliyatining molekulyar va biokimyoviy mexanizmlaridan xuddi shu naqshlarni olishga harakat qilaman. Axir, aholi emas, balki atrof-muhit bilan o'zaro ta'sir qiladi (agar biz bakteriyalar koloniyasidan hosil bo'lgan mevali tana haqida gapirmasak), har bir organizm "o'z-o'zidan". Va "haqiqiy" nazariya kuzatilgan jarayonlarni (atrof-muhit holatiga qarab populyatsiya dinamikasi) aniq boshqa organizmlarning mavjudligi haqida HECH NARSA bilmagan Alohida organizmning (erkak, ayol yoki germafrodit) xususiyatlaridan kelib chiqishi kerak.

                Shunga ko'ra, men savolga javob berishga harakat qilaman: "Molekulyar genetik va biokimyoviy jarayonlar qanday bo'lib, buning natijasida dastlab germafrodit yoki partenogenetik organizmda atrof-muhit ta'sirida jinsiy dimorfizmga moyillik kuchayadi?"

                Bu savolga javob berishga urinib, men bir hujayrali organizmlardan ko‘p hujayrali organizmlarga o‘tishda ko‘payishning birinchi “g‘oyasi” bir hujayrali organizmlardagi kabi mexanizm – bo‘linish yoki kurtaklanishdan foydalanish bo‘lgan degan taxminni ilgari surdim. (Har qanday oddiy muhandis singari, tabiat ham juda konservativ va jiddiy sabablarsiz yangi narsalarni o'ylab topmaydi :)).

                Ushbu mantiqdan kelib chiqqan holda, birinchi ko'p hujayrali organizmlar kurtaklanish/bo'linishdan uzoqlashgandan so'ng, partenogenezni "ixtiro qilgan" deb taxmin qilish mumkin, ya'ni. Ixtisoslashgan tuzilma - reproduktiv organlar orqasida genetik ma'lumotni uzatish funktsiyasi "qat'iy". Ehtimol, bu hayvonlar va o'simliklarga bo'linish bosqichidan oldin ham bo'lgan, shuning uchun "bugungi" partenogenez - bu qadimgi mexanizmlarni eslatish. Ehtimol, "birlamchi partenogenez" ikkita "deyarli teng" jinsiy hujayralarni o'z ichiga olgan bo'lib, ular o'zlarining funksionalligi bo'yicha "bir oz" farq qiladi.

                Shu bilan birga, moslashish / omon qolishning asosiy strategiyalari - "kurash" va "moslashish" -, ehtimol, hali ham bir hujayralilar tomonidan "ixtiro qilingan", lekin, albatta, eng umumiy shaklda. Aksincha, uni jiddiy strategiyalar emas, balki "umumiy g'oyalar" deb atash mumkin. Boshqa tomondan, ma'lum bo'lishicha, u yoki bu darajada HAR bir hujayrali organizm ushbu Ikkala strategiyaning tashuvchisi bo'lishga majbur bo'lgan.

                Biroq, ko'p hujayrali organizmlarda xotira qobiliyati va tashkilotning murakkabligi bir hujayralilarga qaraganda ancha yuqori, shuning uchun ko'p hujayrali organizmlarga o'tishda, birinchidan, ushbu strategiyalarni murakkablashtirish va rivojlantirish, ikkinchidan, ixtisoslashtirilgan "xotira banklarini ajratish" mumkin bo'ldi. "Ularni saqlash uchun. Omon qolish uchun ushbu strategiyalarning fundamental ahamiyatini inobatga olgan holda, oxir-oqibat, bu xotira banklari genotip, reproduktiv organlarning uzatilishi nuqtai nazaridan eng ishonchli joyga "joylashtirilgani" ajablanarli emas: "Siz aqlli yoki chiroyli bo'lmasligi mumkin, lekin siz har qanday sharoitda omon qolishingiz kerak."

                Keyingi mantiqiy qadam hermafroditizm edi, ya'ni. bitta organizm ichida har ikkala strategiyani optimallashtirishni maksimal darajada oshirishga urinish. Ushbu bosqichda jinsiy bezlarda o'rnatilgan omon qolish strategiyalaridagi farqlarning to'planishi natijasida urug'lanishda ishtirok etuvchi jinsiy hujayralar o'rtasidagi farqlarning ko'payishi kuzatildi. Oxir-oqibat, "genetik optimallashtirish" tuxum va spermatozoidlarning paydo bo'lishiga olib keldi, ular tuzilishi va funksionalligi jihatidan aniq farq qiladi.

                Va oxirgi bosqich - jinsiy dimorfizmni aniqlash (va shunga mos ravishda omon qolish strategiyasi tashuvchilarni fenotipik ajratish), dastlab o'zaro urug'lanishni kuchaytirish orqali, so'ngra aholining erkaklar va ayollarga qat'iy bo'linishi shaklida. .

                Ushbu modelning afzalligi shundaki, u mening nuqtai nazarimga ko'ra, yuqorida tavsiflangan (bir hujayralilardan boshlab) jinsiy bo'linishning butun evolyutsiyasi jarayonini matematik modellashtirishga imkon beradi, modelda faqat bir nechta oddiy va aniq shakllantirilgan. tamoyillari.

                Boshqa tomondan, ushbu modelga asoslanib, evolyutsiyaning asosiy bosqichlari (bu allaqachon ma'lum bo'lgan paleontologik ma'lumotlar asosida tasdiqlanishi mumkin) haqida ham, kurashishga majbur bo'lgan zamonaviy organizmlarning fiziologiyasi haqida ham tasdiqlanadigan va inkor etilishi mumkin bo'lgan bashoratlarni amalga oshirish mumkin. omon qolish uchun. Xususan, yuqorida aytib o'tganimdek, bashoratlardan biri shundaki, turli xil ekologik tahdidlar mavjud bo'lganda, turli xil omon qolish strategiyalari ishtirok etishi kerak, bu esa jinsiy hujayralar avlodi bilan bog'liq bo'lgan turli genetik mexanizmlarning faollashuvida namoyon bo'lishi kerak. Va bu, o'z navbatida, (hech bo'lmaganda biokimyoviy darajada) jinsiy farqlarning ko'payishiga (dastlabki hermafrodit organizmlarda) va natijada o'zaro urug'lanishning kuchayishiga olib kelishi kerak.

                Umid qilamanki, agar to'g'ri tuzilgan bo'lsa, xuddi shu model uzoq muddatli qulay muhit sharoitida o'zaro urug'lanishdan partenogenez/germafroditizmga o'tishga imkon beradi. Darvoqe, bundan ham aholida “ayol” tarkibiy qismining kuchayishi natijasida jamiyat farovonligi juda uzoq davom etsa, uning turg‘unligi va yemirilishi muqarrarligi to‘g‘risida xulosa chiqarishimiz mumkin. .

                3) "Salbiy natijalar e'lon qilinmasligi to'g'risida".
                Sizning misolingiz juda muvaffaqiyatli emas - bu faqat "ijobiy" natijaning misoli, ya'ni. RADORLAR (juda kutilgan natijani tasdiqlamaslik) va qo'shimcha ravishda yangi mexanizmni aniqlash.

                Tasdiqlanishi mumkin bo'lgan yoki tasdiqlanmagan taxminni qilganingiz va u tasdiqlanmaganligi salbiy natijadir. Bunday holda, agar o'zaro urug'lantirish ko'paymasa, natija salbiy bo'ladi (va hech kim uning shartlar ostida ko'payishini kutmagan edi, chunki buning uchun feromonlar bilan tajribalardan farqli ravishda eksperimental shartlar yo'q edi).

                Javob bering

              • Kechiktirilganim uchun uzr, uzoq javob berishga vaqtim yo'q edi...

                1.1) Ilm-fan mantiqining umumiy tushunchasi sizga va menga juda yaqin ekanligidan xursandman. Shunga qaramay, "Olingan natijalarni qanday izohlash va ularni allaqachon ma'lum bo'lgan bilimlar yig'indisiga qanday moslashtirish kerak" degan savolga qarash menga biroz g'alati tuyuladi. "Bilimlar yig'indisi" nima ekanligi aniq emas? Siz "bizning g'oyamiz ..." yoki "nazariy asos" ni nazarda tutdingizmi? Sharhlar haqida savol bormi? Bu faqat paradigma o'zgarishi davrida sodir bo'ladi, deb aytardim. Qolgan vaqtlarda javob mavjud paradigma tomonidan beriladi, bu tajribalar sinovga qaratilgan degan gipotezani berdi. Agar dastlabki gipoteza rad etilsa, siz sezganingizdek, bu yangi qidiruvni rag'batlantiradi (inqiroz davrida paradigma o'zgarishiga qadar, ya'ni paradigma va "haqiqat" o'rtasidagi ziddiyat kuchayib boradi, chunki u tajribalarda ko'rinadi).

                1.2) "Biologiyada ... afsuski, hozirgacha mafkura 19-asr darajasiga juda yaqin - bu erda men mavjud ma'lumotlar majmuasini UNIVERSAL talqin qilish va tizimlashtirish usullarini va gipotezalarni yaratish usullarini ko'rmayapman. buyuk bashorat qilish kuchi ..."
                Men siz bilan to'liq qo'shilaman va sizdan afsusdaman: biologiyaning AY'RI yo'nalishlari Popperning fan "idealidan" uzoqdir. Lekin hammasi emas. Molekulyar biologiya va hujayra biologiyasining boshqa bo'limlari bilan bir qatorda ekologiya fani o'zining zamonaviy ko'rinishida immunologiya, mikrobiologiya, fiziologiya, genetika bo'limlari va boshqalar postpozitivizm tamoyillari asosida yashaydi. Ko'pgina evolyutsiya bo'limlarida aniq katta bo'shliqlar mavjud. Bundan tashqari, masalan, tavsifiy sistematikada gipotezalar umuman shakllantirilmaydi (bu bioxilma-xillikni tavsiflash vazifasini hech qanday tarzda buzmaydi).
                Shunga qaramay, gumanitar fanlar "insonni uning ma'naviy, aqliy, axloqiy, madaniy va ijtimoiy faoliyati sohasida o'rganadigan fanlar" deb ataladi. Bunga ilmiy uslub qonuniyatlariga muvofiq faoliyat yurituvchi ba'zi sohalar, balki ko'pgina mohiyatan metafizik fanlar ham kiradi. Demak, biologiyani gumanitar fanlarga kiritish shubhali.

                2) “Va “haqiqiy” nazariya kuzatilgan jarayonlarni... aynan ALOQA organizmning xususiyatlaridan kelib chiqishi kerak...”.

                Bu jumla menga tushunarli emas:
                "Haqiqiy" nazariya nimani anglatadi?
                - Tizimlilik tamoyili haqida nima deyish mumkin?

                Sizning umumiy tadqiqot savolingiz tushunarli, ammo keyinroq men asl savolga mantiqiy aloqani ko'rmayotgan bir qator dalillardir. Savol mexanizmlar haqida, taxminlar naslchilik strategiyalari evolyutsiyasi kursi haqida.
                Taxminlarning birinchi bandiga: bunday uzoq o'tmishdagi organizmlarning ko'payish strategiyalari haqidagi farazlaringizni qanday sinab ko'rishingiz mumkinligi aniq emas. (Zamonaviy materiallar bu erda yordam berishi dargumon, bundan mustasno, suv o'tlari bu jinsiy ajralish jarayonlarini "taqlid qilishga" imkon beradi).
                Quyidagi bayonotlarning shakli ularni soxtalashtirishga yo'l qo'ymaydi. Iltimos, ularni qanday rad etish mumkinligini tushuntiring. Shuningdek, "umumiy g'oyalar", "xotira sig'imi" nima?
                Umumiy izoh: Siz o'zingiz uchun "partenogenez" va "germafroditizm" tushunchalarini aniq qayta belgilab oldingiz. Partenogenez bilan (odatiy ma'noda) faqat bitta jinsiy hujayra talab qilinadi. Germafroditlar (odatiy ma'noda) jinsiy bezlarning ikki turiga ega va sperma va ayol jinsiy hujayralarini ishlab chiqaradi. Qanday qilib germafroditizm (differentsiallangan) gametalarning paydo bo'lishidan oldin bo'lishi mumkin?
                Evolyutsion jarayonlarni modellashtirish haqidagi paragraf aniq emas. Nega modellashtirish kerak? Aniq nima modellashtiriladi?
                "Sinov qilinadigan va rad etilishi mumkin bo'lgan bashoratlar" bandida menimcha, faqat sinovdan o'tadigan bayonotlar mavjud.

                3) "Erkaklar uchun hidsiz urg'ochilar qiziq emas" degan taxmin tasdiqlanmadi. Tadqiqotchilar hayratda qolishdi. Ular umumiy savolning formulasini va tekshirilayotgan gipotezani o'zgartirishlari kerak edi.

                Javob bering

                • Qiziqarli savollar uchun rahmat. Javob juda katta bo'lib chiqdi, shuning uchun uni shakllantirish uchun vaqt kerak bo'ldi.

                  1) Kelajakda tushunmovchiliklarga yo'l qo'ymaslik uchun men bu erda shaxsiy nuqtai nazarimni bildirganimni ta'kidlamoqchiman, bu umumiy qabul qilingan nuqtai nazarga to'g'ri kelmasligi mumkin. Agar biror kishi qat'iy uslubga rioya qilsa, unda bunday nomuvofiqliklarning har bir holatida atamalar va ta'riflarga tushuntirishlar berilishi kerak, bu xabarlar hajmining sezilarli darajada oshishiga va matnning o'qilishining yomonlashishiga olib keladi. Shunday bo'lsa-da, bizning muloqotimiz qat'iy ilmiy nashrga emas, balki erkin (ilmiy jihatdan to'g'ri bo'lsa ham) suhbatga yaqinroq.

                  Shuni hisobga olib, men ataylab bunday tushuntirishlarni o'tkazib yuboraman, bir tomondan, suhbatdoshim nima uchun bunday qilayotganimni kontekstdan mustaqil ravishda tushuna oladi yoki javobi aniq bo'lgan aniq savol beradi deb umid qilaman. "apriori tushuntirish" dan kamroq joy.

                  Demak, mening biologiyaning “insoniyati” haqidagi parcham, toʻgʻrirogʻi, fanlarni oʻrganish obʼyektlariga koʻra emas, balki ularning paradigmalarining “samaradorligi” boʻyicha mening “ichki” tasnifimga ishora qiladi. Landau umuman fanlarni faqat tabiiy, g'ayritabiiy va g'ayritabiiylarga ajratdi :))

                  2) "Bilimlar yig'indisi" nima ekanligi aniq emas?"

                  Men uchun bu ma'lum faktlar to'plamidir (birinchi navbatda, agar "bilimning ilmiy miqdori" haqida gapiradigan bo'lsak, ilmiy jihatdan tasdiqlangan), shuningdek, ushbu faktlarni qayta ishlashning tasdiqlangan usullari ("mantiq") va ular bo'yicha qilingan bashoratlar. bu faktlar va mantiqning asosi. Shubhasiz, bu ta'rif "bizning g'oyamiz ..." va "nazariy asos" ni o'z ichiga oladi, chunki juda ko'p nazariyalar "... haqida g'oyalar" ga asoslanadi.

                  Boshqa tomondan, men chuqur aminmanki, biz paradigmalarni tubdan o'zgartirish bosqichida turibmiz, bu kvant mexanikasi va nisbiylik nazariyasi paydo bo'lishi natijasida yuzaga kelgan zarbadan kam emas. Bu o'zgarish hayot va ongni jismoniy jarayonlar sifatida tasvirlash bilan bog'liq bo'ladi, ya'ni. fizikaning biologiya va psixika sohasiga "kengaytirish".

                  Balki men o'zimdan haddan tashqari o'zib ketayotgandirman. To'plangan faktlar va hal etilmagan muammolarning bosimi, aslida, biologiyani biolog bo'lmaganlardan ishonchli himoya qiladigan "do'kon chegaralari" (hech bo'lmaganda bir xil terminologiyada) bilan to'sib qo'yilgan, ammo men uchun bu paradigma o'zgarishi zarurati aniq. Men uchun bu jarayon hayot va ong hodisalarini o'rganuvchi fanlardan olingan ma'lumotlar bilan rag'batlantirilishi kerakligi aniq emas. Shuning uchun men uchun ushbu fanlar tomonidan olingan ma'lumotlarni sharhlash masalasi juda dolzarb - xuddi shu fanlarning mavjud paradigmalari tomonidan taqdim etilgan javoblarning so'zsiz haqiqatiga shubhalar kabi. Rostini aytsam, bu javoblar tez-tez taklif qilinmaydi ...

                  3) "- "Haqiqiy" nazariya" nimani anglatadi?"

                  Qabul qilaman, "haqiqat" ma'nosini aniq ko'rsatgan holda ishlatilishi kerak. Bunday holda, bilim va g'oyalarimiz cheklanganligini hisobga olib, men a) eng katta bashorat qilish kuchiga ega va b) asosda soxtalashtirish mumkin bo'lmagan "haqiqiy" (aniqrog'i, "eng to'g'ri") nazariyani ko'rib chiqishni taklif qilaman. BARCHA mavjud bilim va texnik imkoniyatlar. Bu erda "hamma" so'zi printsipial jihatdan muhimdir - u tuzilgan fan bo'limining paradigmasi (masalan, biologiya) asosida soxtalashtirish mumkin bo'lmagan nazariya boshqa fanlarning mantig'i yoki faktlariga zid kelishi mumkin (uchun). Masalan, fizika yoki kibernetika).

                  4) Men taklif qilgan "evolyutsion" gipotezani soxtalashtirish mumkinligi haqidagi savol, ehtimol, eng qiziq. Bu erda biz vaqti-vaqti bilan "muhandis" va "biolog" yondashuvlarining farqiga duch kelamiz va bu yondashuvlarni umumiy maxrajga keltirish uchun biroz vaqt kerak bo'ladi.

                  Jinsiy differensiatsiya evolyutsiyasi jarayonining tavsifi, aksincha, "Geodakyanning o'rnida men nima qilgan bo'lardim?" Degan savolga javobdir, chunki, birinchidan, biz uning ijodiga to'xtalib o'tdik, ikkinchidan, u juda qiziqarli narsalarni to'pladi. material , ammo mening nuqtai nazarimdan etarlicha to'liq xulosalar chiqarilmagan.

                  Muhandis sifatida, kuzatilayotgan tizimdagi muayyan funktsiyaning ishlashini tushunishga harakat qilganda, men ushbu funktsiyaning evolyutsiyasini uning eng oddiy amalga oshirilishidan hozirgi holatigacha kuzatishga harakat qilaman, masalan, evolyutsiyada kuzatilgan. avtomobillar, kompyuterlar va dasturlar. Agar men "vaqtning boshidan" hozirgi kungacha tizimda mavjudligini tushuntirib beradigan funktsiyani ishlab chiqish modelini qurishga muvaffaq bo'lsam, men uning hozirgi namoyon bo'lish mantiqini yaxshiroq tushuna olaman va, ehtimol, bashorat qila olaman. uning turli sharoitlarda namoyon bo'lishi haqida. Shuning uchun men bir hujayralilardan boshlab butun jarayonni kuzatishga harakat qildim. Agar men atrof-muhit bilan o'zaro ta'sir qilishning ushbu faraziy "strategiyalari" ning evolyutsiyasi uchun ishlaydigan va faktik modelni olsam, men ushbu model asosida bashorat qilishim va ularni eksperimental ravishda sinab ko'rishim mumkin.

                  Shubhasiz, bunday "evolyutsion" modelni "noldan" eksperimental tekshirish printsipial jihatdan imkonsizdir - bizning davrimizga qadar kelgan biron bir organizmni "birlamchi bir hujayrali organizmlar" ning analogi sifatida qabul qilish mumkin emas. Shuning uchun eksperimental tekshirish faqat evolyutsiyaning ma'lum bir bosqichidan boshlab mumkin, lekin "noldan" emas. Qaysidir ma'noda, bu Katta portlash boshlangandan so'ng darhol nima sodir bo'lganini tushunmaslikka o'xshaydi. Ammo evolyutsiya bosqichini aniqlab, biz modelni soxtalashtirishga harakat qilishimiz mumkin, biz oyoqlarimiz ostida etarlicha mustahkam zaminga ega bo'lamiz.

                  Oxir oqibat, men taklif qilgan jinsiy dimorfizm evolyutsiyasi modeli populyatsiya genetikidir. Bular. biz "birlamchi bir hujayrali" ning xatti-harakatiga taqlid qiluvchi uyali avtomatlar bilan ifodalangan populyatsiyaning ba'zi matematik modelini yaratishimiz va keyin bu bir hujayralilarning ko'p hujayrali evolyutsiyasini kuzatishga harakat qilishimiz mumkin, shu bilan birga jinsiy tabaqalanishni o'rganamiz. Aslida, bunday modelda biz populyatsiyadagi genlarning o'zgarishi dinamikasi va bu genlar tashuvchilarning atrof-muhit bilan o'zaro ta'siri bilan qiziqamiz.

                  Bunday model, albatta, ma'lum paleontologik yoki biologik ma'lumotlar bilan taqqoslash uchun yaroqsiz bo'ladi (ya'ni, hech bo'lmaganda ushbu ma'lumotlarga asoslanib, soxtalashtirish mumkin bo'lmaydi), ammo uning xatti-harakatlarini kuzatish allaqachon soxtalashtirilgan gipotezalarni yaratish uchun ma'lumot berishi mumkin. "biologik haqiqat" va ularni eksperimental tekshirish.

                  Xususan, "Barcha zamonaviy ko'p hujayrali organizmlar o'zlarining rivojlanish jarayonida ertami-kechmi generativ qismga (jinsiy hujayralar) va somatik qismga bo'linadi, ulardan boshqa barcha organlar rivojlanadi (http://ru.wikipedia). .org/wiki/Gonotsit) ", biz ertami-kechmi shunga o'xshash mexanizm "to'g'ri" uyali avtomatik modelda ham paydo bo'lishini kutishimiz mumkin, chunki bu muhandislik nuqtai nazaridan eng tabiiydir: dastlab "hujayralar to'plami" shunchaki bir butun sifatida ko'payish qobiliyatiga ega bo'lishi kerak edi, keyin esa buni qanday yakunlash va qurish haqida o'ylash mumkin edi. "bir butun".

                  "Umumiy g'oyalar" -- eng umumiy, ibtidoiy shaklda tuzilgan algoritmning metaforik tavsifi. Masalan, "yoqimsiz his-tuyg'ulardan qoching" yoki "yoqimli bo'lgan joyga intiling". Ushbu formula "qochish" yoki "intishish" nima ekanligini aniqlamaydi va "hissiyot" aniq bir narsa, ammo rasmiylashtirilmagan deb taxmin qiladi. Shuni unutmangki, bu erda biz "birlamchi bir hujayrali" haqida gapiramiz va algoritmning so'zlari ularning "ichki holatiga" "moslashtirilgan".

                  Masalan, fototropizmning "birlamchi bir hujayrali" darajasidagi "umumiy g'oyasi" "qanchalik engilroq bo'lsa, shuncha yaxshi" deb ifodalanishi mumkin. Ko'p hujayrali organizmda fototropizmning amalga oshirilishi juda murakkab jarayonlar ketma-ketligiga olib keladi, ularning har biri o'z algoritmi bilan tavsiflanadi. Shunga ko'ra, "xotira sig'imi" tananing bunday etarlicha batafsil "harakat rejasini" saqlash qobiliyatidir.

                  5) Qabul qilaman, men partenogenez haqida to'g'ri gapirmadim. "Ikki hujayra" haqida gapirganda, men biseksual ko'payishga o'tish bosqichini allaqachon yodda tutgan edim. Dastlabki bosqichlarda jarayon bitta hujayraning bo'linishi bilan boshlanishi kerak edi, ya'ni. Bir hujayrali nasl-nasabga "iloji boricha yaqinroq".

                  Ikkita "deyarli bir xil" hujayralar g'oyasi quyidagi ma'lumotlarga asoslanadi: "Komodo monitor kaltakesaklarida partenogenez mumkin, chunki oogenez tuxum DNKsining dublikat nusxasini o'z ichiga olgan polotsit (qutb tanasi) rivojlanishi bilan birga keladi. Polotsit o'lmaydi va tuxumni embrionga aylantirgan sperma rolini o'ynaydi. (http://ru.wikipedia.org/wiki/Parthenogenesis)

                  Bular. germafroditizmga o'tish davrida dastlab partenogenez butunlay "bir hujayrali" bo'lgan, keyin ma'lum bir nuqtada birinchi yoki ikkinchi bo'linish bosqichidagi mutatsiya natijasida qiz hujayralar o'rtasida funktsional farq paydo bo'lgan, deb taxmin qilish mumkin. ulardan ko'proq "ayol", ikkinchisi esa ko'proq "erkak" edi. Va keyin bu farq genetik jihatdan shunchalik aniqlandiki, jinsiy hujayralarning "o'zaro faollashuvi"siz butun organizmning rivojlanishining "boshlanishi" imkonsiz bo'lib qoldi. Katta ehtimol bilan, xuddi shu jarayonda meioz mexanizmi shakllangan.

                  Rostini aytsam, men yuqoridagilarni qanday qilib soxtalashtirilgan _biologik_ gipoteza sifatida taqdim etishni bilmayman. Ishonchim komilki, bunday uyali algoritmlarni yaratish mumkin bo'ladi ...

                  
                  b) Biz kimningdir yondashuvi (sizniki yoki meniki) kengroq ekanligini va raqibning yondashuvini "singdirishini" aniqlaymiz. Keyin, olimlar sifatida, biz kengroq yondashuvni qabul qilishimiz va torroq yondashuvdan voz kechishimiz yoki muayyan kontekstda nima uchun kengroq yondashuv kerak emasligi (masalan, ortiqcha) sabablarini aniq aytib berishimiz kerak. Misol uchun, agar biz uning orbitadagi harakatini o'rganayotgan bo'lsak, uni murakkab tizim deb hisoblashning ma'nosi yo'q. Uni moddiy nuqta sifatida ifodalash kifoya.

                  c) Yondashuvlar bir-birini to'ldirishini topamiz. Shunda biz, olimlar sifatida, ikkalamizni birlashtiradigan umumiy (kengroq) yondashuvni aniq shakllantirishimiz va uni qabul qilishimiz kerak bo'ladi.

                  Shu nuqtai nazardan qaraganda, eng yaxshi yo‘l “sizga yoqmaydigan narsa”ni asosli tanqid qilishdir. Bu stsenariylarning qaysi biri bilan shug'ullanayotganimizni tezda tushunishga imkon beradi.

                  2) Aleksandrning juda katta matni bor, buni tushunish uchun menga biroz vaqt kerak bo'ladi. Havola uchun rahmat.

                  Javob bering

                  Oldingi maktubimning yarmiga yaqini kesilganini ko'rib hayronman. Men bilmagan xabarning uzunligi chegaralanganga o'xshaydi. Shuning uchun men matnning ikkinchi yarmini yuboraman.

                  =============================
                  Rostini aytsam, men yuqoridagilarni qanday qilib soxtalashtirilgan _biologik_ gipoteza sifatida taqdim etishni bilmayman. Yuqorida tavsiflangan evolyutsiya bosqichlarini ko'rsatadigan uyali avtomat algoritmlarini yaratish mumkinligiga deyarli aminman. Ammo biolog uchun bu dalil emas, balki illyustratsiya bo'ladi. Garchi algoritmik nuqtai nazardan, bu shunday evolyutsiya jarayonining mavjudligining to'g'ridan-to'g'ri isboti bo'ladi (hech bo'lmaganda uyali avtomatlar muhitida).

                  Bu erda biz evolyutsion biologiyaning fundamental muammosiga duch kelamiz - u printsipial ravishda xaotik (matematik ma'noda) tizimlar (bir hujayralidan biosferagacha) bilan shug'ullanadi. Va bunday tizimlar uchun "faoliyatning o'ziga xosligi" va shunga mos ravishda evolyutsiyaning "o'ziga xosligi" yo'q. Shuning uchun, mening nuqtai nazarimga ko'ra, biologlar statistikani shunchalik qattiq ushlab turishadi - bu ularga "nima" haqida ko'proq yoki kamroq ishonch bilan gapirishga imkon beradi, chunki. katta miqdordagi erkinlik darajasiga ega bo'lgan xaotik tizimda nima "bo'lishi mumkinligi" haqida gapirish deyarli mumkin emas - u erda "hamma narsa bo'lishi mumkin".

                  Yana bir muammo shundaki, men eslaganimdek, xaotik tizimning hozirgi holati uning tarixdan oldingi holatidan deyarli mustaqildir. Bular. tizimning ma'lum bir holatga kelishining cheksiz ko'p usullari mavjud va uning keyingi rivojlanishi uning bu holatga qanday yo'l bilan kelganiga bog'liq emas. Shuning uchun evolyutsion biologiyada "o'tmishni bashorat qilish" ham, "kelajakni bashorat qilish" ham mumkin emas, faqat qisqa muddatli chiziqli ekstrapolyatsiyalar.

                  6) "Qanday qilib germafroditizm (differentsiatsiyalangan) gametalar paydo bo'lishidan oldin bo'lishi mumkin?"

                  Men bu farqlanishning birinchi natijasi sifatida yoki u bilan bir vaqtda paydo bo'lishini taklif qilaman.

                  Bu erda mantiq quyidagicha: yangi tuzilma yangi funktsiyaning "dizayn" natijasi sifatida paydo bo'ladi. Bundan tashqari, dastlab bu "yangi" funktsiya oldindan mavjud tuzilmalar asosida amalga oshiriladi. Bular. birinchidan, atrof-muhitning kimyoviy tarkibini farqlash funktsiyasi paydo bo'ladi (masalan, vosita funktsiyasini ham bajarishi mumkin bo'lgan membrana-hujayra oqsillari asosida), shundan keyingina maxsus retseptor oqsillari va (ko'p hujayrali organizmlarda) tuzilmalar paydo bo'ladi. "til" va "burun" rolini o'ynaydi.

                  Shunga ko'ra, dimorfizmning shakllanish jarayoni haqida gapiradigan bo'lsak, dastlab partenogenetik organizmda jinsiy hujayraning ikkita funktsional "yarm" ga bo'linishi birinchi marta paydo bo'lgan va qattiqlashgan (bu maxsus "qo'llab-quvvatlash" ni talab qilmaydigan) deb taxmin qilish mumkin. tuzilmalar), keyin esa bu "yarmlarni" mustaqil ravishda "nasl qilish" zarurati tug'ilganda, bunday avlodga "ixtisoslashgan" tuzilmalar paydo bo'ldi.

                  Ma'lum bo'lishicha, "birinchi" germafrodit aslida ikkita bir xil jinsiy bezga ega bo'lgan partenogenetik mutant bo'lgan - bu ikki boshli kabi. Uning partenogenetikligi tufayli uning barcha avlodlari ham xuddi shunday tana tuzilishiga ega edi. Va evolyutsiya jarayonini boshlash uchun bu avlodlar etarli bo'lganda, jinsiy bezlarning "ixtisoslashuvi" boshlandi, buning natijasida gametalar va "to'liq huquqli" germafroditlar paydo bo'ldi.

                  Shunga qaramay, yuqoridagi taxminlarni qanday qilib soxtalashtirish mumkinligini tushunmayapman. Eng oson va tezkor usul bu gipotezaga mos kelmaydigan faktlarni taqdim etishdir. Rostini aytsam, men sizdan (professional biolog, menimcha) ushbu taxminlarning noto'g'riligini darhol ta'kidlash uchun (partenogenezda bo'lgani kabi) yoki hech bo'lmaganda "biologik" qalbakilashtirish nima uchun ekanligini qisqacha tushuntirish uchun etarli bilim bazasiga ega bo'lishingizni kutaman. bu bayonotlar qiyin yoki imkonsizdir. Keyin soxtalashtirishga imkon berish uchun so'zlarni qisqartirishga yoki o'zgartirishga harakat qilish mumkin. Muhandis va dasturchi sifatida men "esda tutadigan" yagona usul - bu kutilgan xatti-harakatni ko'rsatadigan, aniq belgilangan printsiplarga asoslangan uyali avtomatlar ko'rinishidagi modelni yaratishdir. Ammo biolog uchun bu hech narsani anglatmaydi.

                  Bunday "avtomatik" modelning so'zsiz soxtalashtirilishi bunday algoritmlarni (belgilangan asosiy tamoyillar bilan) qurish mumkin emasligining qat'iy isboti bo'ladi. Bular. rasmiy ravishda bu ilmiy farazdir. Biroq, modelning asosiy evristik xususiyatini hisobga olgan holda, buni amalga oshirish qiyin. Tajribada foydalanilgan aniq modellarning ishlamasligi soxtalashtirishning qat'iy isboti bo'la olmaydi - har doim tajribaning dastlabki shartlari noto'g'ri tanlangan yoki algoritmlar etarli darajada samarali emasligini aytish mumkin.

                  Darhaqiqat, bu mavzu haqida qanchalik ko'p o'ylasam, shunchalik ko'p evolyutsiyada noto'g'rilik mezoni qo'llanilishi dargumon degan xulosaga kelaman. Bular. ma'lum bo'lishicha, bu erda gipotezani soxtalashtirishning aniq usulini taklif qilishdan ko'ra, uni eksperimental tarzda isbotlash ancha osondir. Men buni juda murakkab muammolarni tahlil qilish va modellashtirishda yuzaga keladigan "o'lchovlilik la'nati" bilan taqqoslab, "xaotik tizimlarning la'nati" deb atagan bo'lardim.

                  7) Jinsga bog'liq "xulq-atvor strategiyalari" ishini sinab ko'rishga kelsak, men boshidanoq uni tasdiqlash yoki rad etish uchun tajribani taklif qildim (yashash uchun kurashayotgan qurtlar tanasidagi biokimyoviy o'zgarishlarni vizualizatsiya qilish).

                  Dastlabki gipoteza shundan iboratki, to'siqlarni engib o'tadigan qurtlar orasida dastlab "erkak" shaxslarning etarlicha katta foizi mavjud yoki to'siqni engib o'tish natijasida "erkak" tomonga o'tish paydo bo'ladi. Birinchi holda, biz alpinistlar orasida "erkak" shaxslarning nisbatan yuqori foizi borligini darhol ko'ramiz yoki "marafon" dan keyin "erkaklik" kuchayishini ko'ramiz. Boshqa tomondan, atrof-muhitga moslashish bilan bog'liq sharoitlar "ayol" tomoniga o'tish bo'ladi, deb taxmin qilinadi. Shu bilan bir qatorda, bitta yoki ikkala tajriba bir vaqtning o'zida ikkala tendentsiyani ("erkak" va "ayol") oshirishini kutish mumkin.

                  Agar tajriba bu bashoratlarni tasdiqlasa, u holda “ikki strategiya” gipotezasini isbotlangan deb hisoblash mumkin. Agar ularning hech biri o'zini oqlamasa, bu gipotezani soxtalashtirilgan deb hisoblash mumkin. Agar ikkala holatda ham faqat bitta yo'nalishda ("erkak" yoki "ayol") siljish bo'lsa, bu ham asl gipotezani soxtalashtirish bo'ladi, lekin bizga yangisini shakllantirishga imkon beradi.

                  Ehtimol, bu eng aniq va yolg'on taxmindir, lekin men uni nima uchun tanqid qilayotganingizni hali ham tushunmayapman. Mening fikrimcha, hamma narsa aniq belgilangan.

                  Javob bering

                  Men Iskandarning yozuvlariga qaradim.

                  Albatta, u erda keltirilgan ma'lumotlar qiziqarli. Men bunday noyob xususiyatlarga ega bir hujayrali borligini bilmasdim.

                  Men uchun Protozoon avtomat modelining klassik namunasidir, unda olingan organizmlarning xilma-xilligi oddiy boshlang'ich qoidalar asosida qurilgan. Men biologlarning shunday "hujayra avtomati" borligidan xursand bo'lishim mumkin, ularda ular "Hayot" (uyali avtomatlar o'yini) jonli o'ynashlari mumkin. Qiziqarli gap chiqdi :)

                  Endi, ushbu avtomat ishlaydigan qoidalarni bilib, siz ularni to'ldirishingiz va kengaytirishingiz mumkin va shu bilan hayot shakllari uchun boshqa ko'plab variantlarni olishingiz mumkin. Bundan tashqari, buni sinov naychasida qilish ham shart emas - qoidalarning soddaligini hisobga olsak, hamma narsani mashinada qilish mumkin.

                  Lekin bu biz gaplashayotgan narsa emas edi. Ha, bunday model bir hujayralidan ko'p hujayraliga o'tishni tavsiflash uchun mos bo'lishi mumkin (va keyin, agar to'qimalarni differentsiatsiya qilish uchun ishonchli qoidalar yaratilgan bo'lsa!). Lekin, mening nuqtai nazarimdan, bu bizning muloqotimiz mavzusiga - jinsiy dimorfizmning paydo bo'lishiga hech qanday aloqasi yo'q.

                  Aytgancha, protozoonda gametalarning birlashishi qanday sodir bo'lishi menga to'liq aniq emas; bu jarayon faqat qulay sharoitlarda, gametalar ko'p bo'lganda foydali bo'ladi va ularning joylashish paytida birlashishi ehtimoli ancha yuqori. Noqulay sharoitlarda meyozga bo'linish, ehtimol, algoritmning ibtidoiyligi (o'ziga xosligi) natijasidir.

                  Boshqa tomondan, bu bitta hujayrada meioz mexanizmi mavjud. Biror narsa deyish men uchun juda qiyin, lekin mening nuqtai nazarimga ko'ra, bu mexanizm birlamchi bir hujayrali uchun "juda rivojlangan". Garchi birinchi bir hujayrali organizmlarda bitta xromosomalar to'plami bo'lishi mumkin bo'lsa-da, keyin esa bunday hujayralarning birlashishi natijasida meyoz paydo bo'lgan va shundan keyingina - mitoz "qo'shma bo'linish" sifatida "yarmga bo'linmasdan" xromosoma moddasi.

                  Kim nima deyishi mumkin, lekin agar suhbatimiz boshlangan "ikki strategiya" haqida gapiradigan bo'lsak, unda men meioz mexanizmi ular bilan chambarchas bog'liq bo'lishi kerakligini tan olishim kerak. Demak, "strategiyalarni ajratish" uchun zarur shart-sharoitlar qadimgi bir hujayrali organizmlarda paydo bo'lgan bo'lishi mumkin.

                  Shunga qaramay, agar siz mening jinsiy dimorfizmning "ontogenez sxemasi" ni ko'rib chiqsangiz, Aleksandrning materiali unga zid emas va "bir-biriga mos kelmasligini" ko'rasiz. Bu faqat bir hujayralidan ko'p hujayraliga o'tish bosqichiga ishora qiladi va bu bosqichni batafsilroq ko'rsatishga imkon beradi. Biroq, dastlabki savol - omon qolish uchun kurashish zarurati jinsiy tartibga solish bilan bog'liq bo'lgan genetik va biokimyoviy mexanizmlar bilan bog'liqmi, ochiq qolmoqda.

                  Javob bering

Biseksual ko'payish bilan erkaklar urg'ochi va germafroditlarga nisbatan sezilarli ustunlikka ega. Shuning uchun, agar bunday mutatsiya paydo bo'lgan bo'lsa, u populyatsiyada o'z o'rnini topishi mumkin.
Ehtimol, izolyatsiya qilingan erkaklar borligida, germafroditlardan ko'ra urg'ochi bo'lish foydaliroqdir.

Javob bering

Fikr yozing

Faqat genom bo'ylab o'zaro genetik almashinuvga o'tish organizmlararo intensiv rekombinatsiyani amalga oshirishi mumkin edi. evolyutsion jihatdan barqaror, ya'ni kabi xudbin allellardan himoyalangan tr−. Bu bizning fikrimizcha, qadimgi eukariotlarda sodir bo'lgan.

HGT dan amfimiksisgacha bo'lgan yo'lda oraliq aloqa bo'lishi mumkin o'zaro konjugatsiya sitoplazmatik ko'priklarning shakllanishi va ikkita hujayraning genomik DNKsining rekombinatsiyasi bilan ( Gross, Bhattacharya, 2010 yil). Galofil (tuzni yaxshi ko'radigan) arxeyada bunday oraliq mahsulotga o'xshash narsa, ya'ni sitoplazmatik ko'priklarning shakllanishi, genomik DNKning ko'chirilishi va har bir hujayraning ham donor, ham retsipient bo'lish imkoniyati bilan konjugatsiya topilgan. Haloferaks (Halobacterium) vulqonlari (Rosenshine va boshqalar, 1989; Ortenberg va boshqalar, 1998).

Shunday qilib, eukaryotlarning jinsiy ko'payishi, ehtimol, shunchaki analog emas, balki prokaryotik jinsiy aloqaning bevosita merosxo'ridir.

Biz jinsiy aloqa hayot uchun juda foydali ekanligini aniqladik. U bizning beqaror dunyomizdagi barqarorlik garovidir. Lekin, siz bilganingizdek, bepul pishloq faqat sichqonchaning tuzog'ida. Tirik mavjudotlar tezda moslashish qobiliyatini qanday to'laydi?

Vaqti-vaqti bilan o'z genlarini qo'shnilaridan olingan nusxalar uchun o'zgartiradigan mikroblar jinsiy aloqa uchun kam to'lashi mumkin. Ayniqsa, komplementarlikka asoslangan homolog rekombinatsiya mexanizmi genomga mutlaqo nomaqbul narsaning kirib borish xavfini kamaytiradi va boshqa birovning DNKsidan oddiygina oziq-ovqat sifatida foydalanish imkoniyati qo'shimcha bonus ekanligini hisobga olsangiz. Narx past, lekin bunday jinsiy aloqadan olinadigan daromad kichik. U amfiktik, ikki xonali organizmlarda yuqoriroq. Ammo ular jinsiy aloqa uchun ham ko'proq pul to'laydilar. Siz erkaklar uchun to'lashingiz kerak va narx ikki baravar oshiriladi.

Xulosa shuki, boshqa narsalar teng bo'lsa, aseksual klonal ko'payish (yoki o'z-o'zini urug'lantirish) erkaklar ishtirokidagi o'zaro urug'lantirishdan ikki baravar samaralidir (rasmga qarang). Bu muammoni taniqli evolyutsionist Jon Meynard Smit (1920-2004) o'z kitobida ko'rib chiqdi. Jinsiy aloqa evolyutsiyasi (1978).

"Erkaklarning ikki baravar narxini" ko'rsatadigan diagramma. Ikki xonali organizmlarda har bir urg'ochi avlodining yarmi erkaklar bo'lib, ularning o'zlari hech qanday nasl bera olmaydi. Jinssiz ko'payishda barcha nasllar urg'ochilardan iborat (o'z-o'zidan urug'lantirilganda, o'z-o'zidan ko'payadigan germafroditlar). Shuning uchun ceteris paribus, erkaklar ishtirokisiz ko'payish erkaklarnikiga qaraganda ikki baravar samarali. Rasmda har bir urg'ochi ikkitadan nasl tug'diradigan vaziyatni ko'rsatadi.

Ma'lum bo'lishicha, erkaklar aholiga juda qimmatga tushadi. Ularni rad etish ko'payish tezligida sezilarli daromad keltiradi. Biz allaqachon bilamizki, dioetsiya va o'zaro urug'lantirishdan jinssiz ko'payish yoki o'z-o'zini urug'lantirishga o'tish texnik jihatdan juda mumkin. Bunga o'simliklarda ham, hayvonlarda ham ko'plab misollar keltirish mumkin. Biroq, aseksual irqlar va o'z-o'zini urug'lantiruvchi germafroditlarning populyatsiyalari, negadir, erkaklar ishtirokida "odatiy" tarzda ko'payadiganlarni hali ham siqib chiqarmagan.

Bundan kelib chiqadiki, umuman jinsiy aloqa (va alohida jinsli jinslar) reproduktiv samaradorlikning ikki baravar yo'qolishini ham qoplaydigan muhim afzalliklarni ta'minlashi kerak. Bundan tashqari, bu afzalliklar million yildan keyin emas, balki tezda paydo bo'lishi kerak. Shunga qaramay, tabiiy tanlanish uzoq muddatli istiqbollarga ahamiyat bermaydi.

Ikki xonali organizmlarda jinsiy aloqadan olinadigan daromad hali ham avlodlar sonining ikki baravar kamayishidan ko'proq ekanligini ko'rsatadigan misolni ko'rib chiqaylik. Bunday misolni alohida ehtiyotkorlik bilan tanlash kerak, chunki yaxshi nazorat qilish. Bunday holda, bittadan tashqari hamma narsada bir xil bo'lgan ikkita organizm guruhi (ikkita populyatsiya) kerak - jinsiy aloqa qilish qobiliyati. Va biologlar bunday populyatsiyalarni yaratishga muvaffaq bo'lishdi.

Oregon universiteti biologlari ( Morran va boshqalar, 2009) bizga allaqachon tanish bo'lgan qurt bilan ishlagan C.elegans. Bu go'zal hayvonlar go'yo ataylab, jinsiy aloqaning foydalari haqidagi farazlarni sinab ko'rish uchun yaratilgan. Biz eslaganimizdek, ularning urg'ochilari yo'q. Populyatsiyalar erkaklar va germafroditlardan iborat bo'lib, ularning soni ko'proq. Germafroditlar sperma va tuxum ishlab chiqaradi va o'z-o'zini urug'lantirmasdan ko'payish mumkin. Erkaklar faqat sperma ishlab chiqaradi va germafroditlarni urug'lantirishi mumkin. O'z-o'zini urug'lantirish natijasida faqat germafroditlar tug'iladi. O'zaro urug'lantirish bilan naslning yarmi germafroditlar, yarmi erkaklardir. Populyatsiyalarda o'zaro urug'lanishning chastotasi C.elegans odatda bir necha foizdan oshmaydi. Ushbu chastotani aniqlash uchun siz qurtlarning intim hayotini kuzatishingiz shart emas - populyatsiyadagi erkaklar foizini bilish kifoya.

Dumaloq qurtlarda Caenorhabditis elegans ayollar yo'q, faqat erkaklar(yuqoriga) va germafroditlar(pastda) . Hermafroditlarni yupqa uzun quyruq bilan ajratish mumkin.

Aniqlik kiritish kerakki, o'z-o'zini urug'lantirish aseksual (klonal) ko'payish bilan mutlaqo bir xil emas, lekin ular orasidagi farqlar o'z-o'zidan urug'lantiriladigan avlodlar seriyasida tezda yo'qoladi. Shundan so'ng, nasl klonal ko'payishda bo'lgani kabi, ota-onadan genetik jihatdan farq qilishni to'xtatadi.

Da C.elegans mutatsiyalar o'zaro urug'lanish chastotasiga ta'sir qilishi ma'lum. Ulardan biri, xol-1, erkaklar uchun halokatli va samarali populyatsiyada faqat germafroditlar qolishiga olib keladi. Boshqa tuman - 2, hermafroditlarni sperma ishlab chiqarish qobiliyatidan mahrum qiladi va ularni aslida ayollarga aylantiradi. Barcha individlar ushbu mutatsiyaga ega bo'lgan populyatsiya, ko'pchilik hayvonlarda bo'lgani kabi, oddiy ajratilgan populyatsiyaga aylanadi.

Eksperimental o'rnatish sxemasi. Har bir yangi avlodning yosh qurtlari kubokning chap yarmiga joylashtiriladi(oq doira) . Ovqatlanish uchun(kulrang oval) , ular to'siqni engib o'tishlari kerak. Zararli mutatsiyalar bilan haddan tashqari yuklangan zaif odamlar bu vazifani bajara olmaydi. Kimdan Morran va boshqalar, 2009.

Mualliflar klassik usullardan foydalangan holda (genetik muhandislik emas, balki kesishish yo'li bilan) faqat mutatsiyalar mavjudligida farq qiladigan deyarli bir xil genomga ega bo'lgan qurtlarning ikkita zotini etishtirishdi. xol-1 va tuman - 2. Birinchi zot mutatsiyaga uchragan xol-1, va nematodlar faqat o'z-o'zini urug'lantirish orqali ko'payadi. Ikkinchisida mutatsiya bor edi tuman - 2, shuning uchun bu qurtlar faqat o'zaro urug'lantirish orqali ko'payadi. Har bir zot har ikkala mutatsiyadan (yovvoyi tur, DT) mahrum bo'lgan uchinchi zot bilan birga edi. DTda o'zaro urug'lantirishning chastotasi taxminan 5% ni tashkil qiladi. Ushbu uchlik bilan quyidagi ikkita tajriba seriyasi o'tkazildi.

Birinchi seriyada o'zaro urug'lantirish zararli mutatsiyalardan xalos bo'lishga yordam beradi degan gipotezani sinab ko'rdi. Tajriba 50 avlod davom etdi (albatta, qurtlar, tajribachilar emas). Qurtlarning har bir avlodi kimyoviy mutagen, etil metansülfonat ta'siriga duchor bo'lgan. Bu mutatsiya tezligini to'rt baravar oshirdi. Yosh hayvonlar mayda g'ishtlardan yasalgan to'siq bilan yarmiga bo'lingan Petri idishiga joylashtirildi (rasmga qarang), idishning yarmiga qurtlar va ularning oziq-ovqatlari (bakteriyalar) joylashtirildi. E. coli) ikkinchi yarmida edi. Shunday qilib, oziq-ovqatga erishish va shuning uchun omon qolish va nasl qoldirish imkoniyatiga ega bo'lish uchun qurtlar to'siqni engib o'tishlari kerak edi. Shunday qilib, eksperimentchilar zararli mutatsiyalarni yo'q qiladigan tozalash seleksiyasining samaradorligini oshirdilar. Oddiy laboratoriya sharoitida seleksiya samaradorligi past bo'ladi, chunki qurtlar har tomondan oziq-ovqat bilan o'ralgan. Bu zararli mutatsiyalar bilan haddan tashqari yuklangan juda zaif hayvonlarga ham omon qolish imkonini beradi. Yangi eksperimental qurilmada bu tenglashtirishga chek qo'yildi. Devorni yengish uchun qurt sog'lom va kuchli bo'lishi kerak.

Qurtlar ustida o'tkazilgan tajribalar erkaklarning foydali narsa ekanligini isbotladi

Caenorhabditis elegans dumaloq qurtlarida urg'ochi yo'q, faqat erkaklar (chapda) va germafroditlar (o'ngda). Hermafroditlarni yupqa uzun quyruq bilan ajratish mumkin. Fotosuratlar www.nematodes.org - Blaxter laboratoriyasi va KiwiCrossingdagi nematodlar va e'tibordan chetda qolgan genomikalar uyi

O'z-o'zidan o'g'itlanadigan hayvonlar, boshqa narsalar teng bo'lsa, ikki uyli hayvonlarga qaraganda ikki baravar tez ko'payadi. Nega tabiatda dioetsiya ustunlik qiladi? Bu savolga javob berish uchun dumaloq qurtlarning Caenorhabditis elegans zotlari sun'iy ravishda etishtirildi, ularning ba'zilari faqat o'zaro urug'lantirishni, boshqalari faqat o'z-o'zini urug'lantirishni qo'llaydi. Ushbu qurtlar bilan o'tkazilgan tajribalar o'zaro urug'lantirishning afzalliklari haqidagi ikkita farazni tasdiqladi. Bir afzalligi - zararli mutatsiyalar genofondini yanada samarali tozalash, ikkinchisi - foydali mutatsiyalarning tezlashtirilgan to'planishi, bu aholining o'zgaruvchan sharoitlarga moslashishiga yordam beradi.

Erkaklarning ikki baravar narxi

Nima uchun jinsiy ko'payish kerak, nima uchun bizga erkaklar kerak? Bu savollarga javoblar ular ko'rinadigan darajada aniq emas.

"Jinsiy aloqaning ikki baravar narxi" (yoki "erkaklar uchun ikki baravar") tasvirlangan diagramma. Ikki xonali organizmlarda har bir urg'ochi avlodining yarmi erkaklar bo'lib, ularning o'zlari hech qanday nasl bera olmaydi. Aseksual ko'payish bilan barcha nasllar urg'ochilardan iborat (o'z-o'zini urug'lantirish bilan - mustaqil ravishda ko'payadigan germafroditlardan). Shuning uchun ceteris paribus, erkaklar ishtirokisiz ko'payish erkaklarnikiga qaraganda ikki baravar samarali. Rasmda har bir urg'ochi ikkitadan nasl tug'diradigan vaziyatni ko'rsatadi. en.wikipedia.org saytidan olingan rasm

Mashhur evolyutsionist Jon Meynard Smit o'zining "Jinsiy aloqa evolyutsiyasi" (1978) kitobida ushbu muammoning jiddiyligiga e'tibor qaratgan. Maynard Smit "jinsiy aloqaning ikki baravar narxi" deb atagan paradoksni batafsil bayon qildi. Uning mohiyati shundaki, boshqa narsalar teng bo'lsa, jinssiz ko'payish (yoki o'z-o'zini urug'lantirish) erkaklar ishtirokidagi o'zaro urug'lantirishdan ikki baravar samaralidir (rasmga qarang). Boshqacha qilib aytganda, erkaklar aholiga juda qimmatga tushadi. Ularni rad etish ko'payish tezligida darhol va juda muhim daromad keltiradi. Biz bilamizki, sof texnik jihatdan dioetsiya va o'zaro urug'lanishdan jinssiz ko'payish yoki o'z-o'zini urug'lantirishga o'tish juda mumkin, bunga o'simliklarda ham, hayvonlarda ham ko'plab misollar mavjud. Shunga qaramay, aseksual irqlar va o'z-o'zini urug'lantiradigan germafroditlarning populyatsiyalari, negadir, erkaklar ishtirokida "odatiy" tarzda ko'payadiganlarni hali ham siqib chiqarmagan.

Nima uchun ular baribir kerak?

Aytilganlardan kelib chiqadiki, o'zaro urug'lantirish ba'zi afzalliklarga ega bo'lishi kerak, shuning uchun ular hatto erkaklarni rad etish natijasida naslchilik samaradorligining ikki baravar oshishiga olib keladi. Bundan tashqari, bu afzalliklar million yildan keyin emas, balki darhol paydo bo'lishi kerak. Tabiiy tanlanish uzoq istiqbollarga ahamiyat bermaydi.

Ushbu imtiyozlarning tabiati haqida ko'plab farazlar mavjud (qarang: Jinsiy ko'payish evolyutsiyasi). Biz ulardan ikkitasini ko'rib chiqamiz. Birinchisi Myuller ratcheti deb nomlanadi (qarang: Myuller ratchet).Ratchet - bu o'q faqat bir yo'nalishda aylana oladigan qurilma.G'oyaning mohiyati shundaki, agar jinssiz organizmda zararli mutatsiya sodir bo'lsa, uning avlodlari allaqachon undan qutulolmaydi.U avlodlar la'nati kabi barcha avlodlariga abadiy o'tadi (agar teskari mutatsiya sodir bo'lmasa va buning ehtimoli juda kichik bo'lsa).Aseksual organizmlarda selektsiya faqat butun genomlarni rad etishi mumkin. , individual genlar emas.Shuning uchun jinssiz organizmlarning bir qator avlodlarida (maʼlum sharoitlarda) barqaror ravishda zararli mutatsiyalar toʻplanishi mumkin.Ushbu shartlardan biri genomning yetarlicha kattaligidir.Dumaloq qurtlar, darvoqe, boshqa hayvonlarga nisbatan kichik genomlarga ega. Balki shuning uchun ular o'z-o'zini urug'lantirishga ruxsat berishlari mumkin (pastga qarang).

Agar organizmlar jinsiy yo'l bilan ko'paysa va o'zaro urug'lantirishni amalga oshirsa, u holda individual genomlar doimo tarqalib, aralashib ketadi va ilgari turli organizmlarga tegishli bo'lgan bo'laklardan yangi genomlar hosil bo'ladi. Natijada, jinssiz organizmlarda mavjud bo'lmagan maxsus yangi shaxs paydo bo'ladi - populyatsiya genofondi. Genlar bir-biridan mustaqil ravishda ko'payish yoki kesish imkoniyatiga ega bo'ladi. Muvaffaqiyatsiz mutatsiyaga ega bo'lgan genni tanlash orqali rad etish mumkin va ma'lum bir ota-ona organizmining qolgan ("yaxshi") genlari populyatsiyada xavfsiz tarzda saqlanishi mumkin.

Shunday qilib, birinchi g'oya shundan iboratki, jinsiy ko'payish genomlarning "genetik yuk" dan tozalanishiga hissa qo'shadi, ya'ni doimiy ravishda paydo bo'ladigan zararli mutatsiyalardan xalos bo'lishga yordam beradi, degeneratsiyani oldini oladi (aholining umumiy jismoniy tayyorgarligining pasayishi).

Ikkinchi g'oya birinchisiga o'xshaydi: u jinsiy ko'payish ma'lum bir muhitda foydali bo'lgan mutatsiyalarning to'planishini tezlashtirish orqali organizmlarning o'zgaruvchan sharoitlarga samaraliroq moslashishiga yordam beradi. Aytaylik, bir odamda bitta foydali mutatsiya, boshqasida boshqasi bor. Agar bu organizmlar aseksual bo'lsa, ularning ikkala mutatsiyani bir xil genomda birlashishini kutish imkoniyati kam. Jinsiy ko'payish bunday imkoniyatni beradi. U samarali populyatsiyada paydo bo'lgan barcha foydali mutatsiyalarni "umumiy mulk" qiladi. Jinsiy ko'payishli organizmlarda o'zgaruvchan sharoitlarga moslashish darajasi yuqoriroq bo'lishi aniq.

Jinsiy ko'payish populyatsiyada foydali mutatsiyalarning tarqalishini qanday tezlashtirishi mumkinligini ko'rsatadigan diagramma. Jinsiy ko'payishda (yuqori ko'rsatkich) ikkita yangi foydali allel (A va B) shaxslarni kesib o'tish natijasida tezda birlashtiriladi, ularning har birida ushbu allellardan faqat bittasi mavjud. Aseksual ko'payishda (pastki rasm) ikkala mutatsiya bir xil klonda tasodifan sodir bo'lguncha kutishingiz kerak. Rasm en.wikipedia.org dan

Biroq, bu nazariy konstruktsiyalarning barchasi ma'lum taxminlarga asoslanadi. Matematik modellashtirish natijalari shuni ko'rsatadiki, jinssiz ko'payish yoki o'z-o'zini urug'lantirish bilan solishtirganda o'zaro urug'lantirishning foydali yoki zararli darajasi bir qator parametrlarga bog'liq. Bularga aholi soni; mutatsiya tezligi; genom hajmi; mutatsiyalarning zararli/foydalilik darajasiga qarab miqdoriy taqsimlanishi; bitta urg'ochi tomonidan ishlab chiqarilgan nasllarning soni; selektsiya samaradorligi (qolgan avlodlar sonining tasodifiy emas, balki genetik omillarga bog'liqlik darajasi) va boshqalar Bu parametrlarning ba'zilarini nafaqat tabiiy, balki laboratoriya populyatsiyalarida ham o'lchash juda qiyin.

Shuning uchun, bu turdagi barcha gipotezalar nazariy asoslash va matematik modellarga emas, balki to'g'ridan-to'g'ri eksperimental tekshirishga muhtojdir. Biroq, hozirgacha bunday tajribalar ko'p bo'lmagan (Colegrave, 2002. Jinsiy aloqa evolyutsiya tezligi chegarasini chiqaradi // Tabiat. V. 420. P. 664–666; Goddard va boshqalar, 2005. Jinsiy aloqa samaradorligini oshiradi. eksperimental xamirturush populyatsiyalarida tabiiy tanlanish, Tabiat V. 434, 636-640-betlar. Oregon universiteti biologlarining Caenorhabditis elegans dumaloq qurti bo'yicha olib borgan yangi tadqiqoti "ikki barobar qimmat" bo'lishiga qaramay, erkaklarni tashlab ketmaydigan populyatsiyalarga afzallik berish uchun ushbu mexanizmlarning ikkalasining kuchining ajoyib tasvirini beradi.

Erkaklar rolini o'rganish uchun noyob ob'ekt

Caenorhabditis elegans qurtlari yuqoridagi farazlarni eksperimental tekshirish uchun ataylab yaratilganga o'xshaydi. Bu qurtlarning urg'ochilari yo'q. Populyatsiyalar erkaklar va germafroditlardan iborat bo'lib, ularning soni ustunlik qiladi. Germafroditlarda ikkita X xromosoma bor, erkaklarda esa faqat bitta (X0 jinsni aniqlash tizimi, Drosophila kabi). Germafroditlar sperma va tuxum ishlab chiqaradi va o'z-o'zini urug'lantirmasdan ko'payish mumkin. Erkaklar faqat sperma ishlab chiqaradi va germafroditlarni urug'lantirishi mumkin. O'z-o'zini urug'lantirish natijasida faqat germafroditlar tug'iladi. O'zaro urug'lantirish bilan naslning yarmi germafroditlar, yarmi erkaklardir. Odatda, C. elegans populyatsiyalarida o'zaro urug'lanishning chastotasi bir necha foizdan oshmaydi. Ushbu chastotani aniqlash uchun qurtlarning intim hayotini kuzatish shart emas - populyatsiyadagi erkaklar foizini bilish kifoya.

Aniqlik kiritish kerakki, o'z-o'zini urug'lantirish aseksual (klonal) ko'payish bilan mutlaqo bir xil emas, lekin ular orasidagi farqlar o'z-o'zidan urug'lantiriladigan avlodlar seriyasida tezda yo'qoladi. O'z-o'zidan o'g'itlanadigan organizmlar bir necha avlodlar davomida barcha lokuslar uchun gomozigotaga aylanadi. Shundan so'ng, nasl, xuddi klonal ko'payishda bo'lgani kabi, ota-onadan genetik jihatdan farq qilishni to'xtatadi.

C. elegansda oʻzaro urugʻlanish chastotasiga taʼsir qiluvchi mutatsiyalar maʼlum. Ulardan biri, xol-1, erkaklar uchun halokatli va aslida populyatsiyada faqat germafroditlar qolib, o'z-o'zini urug'lantirish orqali ko'payishiga olib keladi. Ikkinchisi, tuman-2, germafroditlarni sperma ishlab chiqarish qobiliyatidan mahrum qiladi va ularni samarali ravishda urg'ochilarga aylantiradi. Barcha individlar ushbu mutatsiyaga ega bo'lgan populyatsiya, ko'pchilik hayvonlarda bo'lgani kabi, oddiy ajratilgan populyatsiyaga aylanadi.

Mualliflar klassik usullardan foydalangan holda (genetik muhandislik emas, balki kesishish yo'li bilan) genomlari deyarli bir xil bo'lgan, faqat xol-1 va tuman-2 mutatsiyalari mavjudligi bilan farq qiluvchi ikki juft qurt zotlarini ko'paytirishdi. Har bir juftlikdagi birinchi zot xol-1 mutatsiyasiga ega, faqat o'z-o'zini urug'lantirish orqali ko'payadi (majburiy selfing, OS). Ikkinchisi, tuman-2 mutatsiyasi bilan, faqat obligat outcrossing (OO) orqali ko'payishi mumkin. Har bir juft zotga bir xil genetik "fon"ga ega, ammo ikkala mutatsiyadan (yovvoyi tur, WT) mahrum bo'lgan uchinchi zot hamroh bo'lgan. WT zotlarida standart laboratoriya sharoitida o'zaro urug'lantirish chastotasi 5% dan oshmaydi.

Erkaklar kerak! Eksperimental tarzda sinovdan o'tkazildi

Ushbu uchlik zotlari bilan ikkita tajriba seriyasi o'tkazildi.

Birinchi seriya o'zaro urug'lantirish "genetik yuk" dan xalos bo'lishga yordam beradi degan gipotezani sinab ko'rdi. Tajriba 50 avlod davomida davom etdi (albatta, qurtlar, eksperimentchilar emas). Qurtlarning har bir avlodi kimyoviy mutagen - etil metansülfonat ta'siriga duchor bo'lgan. Bu mutatsiya tezligining taxminan to'rt baravar oshishiga olib keldi. Yosh hayvonlarni vermikulit devori bilan yarmiga bo'lingan Petri idishiga qo'yishdi (rasmga qarang), idishning yarmiga qurtlar, ikkinchi yarmiga esa ularning oziq-ovqatlari - E. coli bakteriyalari joylashtirildi. Transplantatsiya qilingan qurtlarni tasodifan yopishib qolgan bakteriyalarni tozalash uchun antibiotik bilan davolashdi. Natijada, oziq-ovqatga erishish va shuning uchun omon qolish va nasl qoldirish imkoniyatiga ega bo'lish uchun qurtlar to'siqni engib o'tishlari kerak edi. Shunday qilib, eksperimentchilar zararli mutatsiyalarni yo'q qiladigan "tozalovchi" seleksiya samaradorligini oshirdilar. Oddiy laboratoriya sharoitida seleksiya samaradorligi juda past, chunki qurtlar har tomondan oziq-ovqat bilan o'ralgan. Bunday vaziyatda zararli mutatsiyalar bilan haddan tashqari yuklangan juda zaif hayvonlar ham omon qolishi va ko'payishi mumkin. Yangi eksperimental qurilmada bu tenglashtirishga chek qo'yildi. Devordan o'tish uchun qurt sog'lom va kuchli bo'lishi kerak.

Eksperimental o'rnatish sxemasi. Har bir yangi avlodning yosh qurtlari idishning chap yarmiga (ko'k doira) joylashtiriladi. Oziq-ovqatga (sariq oval) erishish uchun ular vermikulit to'sig'ini engib o'tishlari kerak. Zararli mutatsiyalar bilan haddan tashqari yuklangan zaif odamlar kamdan-kam hollarda bu vazifani engishadi. Guruch. qo'shimcha materiallardan Nature'da muhokama qilinayotgan maqolaga

Mualliflar qurtlarda tajribadan oldin va keyin, ya'ni birinchi va ellikinchi avlod odamlarida fitnesni solishtirgan. C. elegans qurtlari uzoq vaqt davomida muzlatilgan holda saqlanishi mumkin. Bu bunday tajribalarni juda osonlashtiradi. Tajriba davom etar ekan, 1-avlod qurtlari namunasi muzlatgichda jimgina yotardi. Fitness quyidagi tarzda o'lchandi. Qurtlar genomiga nurli oqsil geni kiritilgan nazorat qurtlari bilan teng nisbatda aralashtirildi va eksperimental qurilmaga ekildi. Hayvonlarga to'siqni engib o'tish va ko'payish uchun vaqt berildi, so'ngra nasldagi nursiz shaxslarning foizi aniqlandi. Agar bu foiz ellikinchi avlodda birinchi avlodga nisbatan ortgan bo‘lsa, demak, tajriba davomida fitnes kuchaygan, pasaygan bo‘lsa, degeneratsiya sodir bo‘lgan.

Tajriba natijalari rasmda ko'rsatilgan. Ular o'zaro urug'lantirish genetik yuk bilan kurashishning kuchli vositasi ekanligini aniq ko'rsatmoqda. O'zaro urug'lantirishning chastotasi qanchalik yuqori bo'lsa, yakuniy natija shunchalik yaxshi bo'ladi (rasmdagi barcha chiziqlar chapdan o'ngga oshadi). Sun'iy ravishda ortib borayotgan mutatsiyalar darajasi barcha qurt zotlarining nasli degeneratsiyasiga (fitnadorlikning pasayishiga) olib keldi, OO - "majburiy chatishtirish" dan tashqari.

Mutagenez sun'iy ravishda tezlashtirilmagan zotlar uchun ham o'zaro urug'lantirishning yuqori chastotasi afzallik berdi. Oddiy laboratoriya sharoitida bu afzallik paydo bo'lmaydi, chunki qurtlarni oziq-ovqatga olish uchun devorlarga ko'tarilish kerak emas.

Qizig'i shundaki, ikkita OS nazorat zotlaridan birida ("majburiy o'z-o'zini o'g'itlar"), hatto mutatsiya tezligi oshmagan holda, o'zaro urug'lantirishni rad etish degeneratsiyaga olib keldi (rasmdagi egri chiziqning yuqori juftligidagi chap kvadrat). noldan pastda joylashgan).

Birinchi tajriba natijalari. Gorizontal o'qda - o'zaro urug'lantirish chastotasi. Ekstremal chap pozitsiyani OS qurtlari turlariga mos keladigan nuqtalar, o'ta o'ng pozitsiyani OO egallaydi. Oraliq pozitsiyani WT jinslariga mos keladigan nuqtalar egallaydi. Uchburchaklar va kvadratlar bir xil genetik fonga ega bo'lgan gijja zotlarining ikkita uchligiga to'g'ri keladi. Vertikal o'qda - tajriba davomida fitnesning o'zgarishi. Ijobiy qiymatlar fitnesning o'sishini, salbiy qiymatlar degeneratsiyani anglatadi. Qattiq chiziqlar mutatsiya tezligi oshmagan qurtlarning zotlariga mos keladigan nuqtalarni bog'laydi. Nuqta chiziq - kimyoviy mutagen ta'siriga uchragan jinslar. Guruch. Nature jurnalida keltirilgan maqoladan

Rasm shuningdek, eksperiment davomida "yovvoyi" zotlarning ko'pchiligida (WT) o'zaro urug'lantirish chastotasi dastlabki 5% dan sezilarli darajada yuqori ekanligini ko'rsatadi. Bu, ehtimol, eng muhim natijadir. Bu shuni anglatadiki, og'ir sharoitlarda (to'siqdan oshib ketish zarurati va mutagenez tezligining oshishi) tabiiy tanlanish o'zaro urug'lantirish orqali ko'payadigan shaxslarga aniq ustunlik beradi. Bunday shaxslarning avlodlari ko'proq yashovchidir va shuning uchun tajriba jarayonida o'zaro urug'lantirishga moyillik uchun tanlov amalga oshiriladi.

Shunday qilib, birinchi tajriba o'zaro urug'lantirish aholini zararli mutatsiyalardan xalos bo'lishga yordam beradi degan gipotezani ishonchli tarzda tasdiqladi.

Ikkinchi seriyada tajribalar o'zaro urug'lantirish foydali mutatsiyalarni to'plash orqali yangi moslashuvlarni ishlab chiqishga yordam beradimi yoki yo'qligini tekshirdi. Bu safar qurtlar o‘z oziq-ovqatlariga yetib olish uchun patogen Serratiya bakteriyalari yashaydigan hududdan o‘tishi kerak edi. Bu bakteriyalar C. elegansning ovqat hazm qilish tizimiga kirib, gijjada xavfli kasallikni keltirib chiqaradi, bu esa o'limga olib keladi. Bunday vaziyatda omon qolish uchun qurtlar yo zararli bakteriyalarni yutmaslikni o'rganishi yoki ularga qarshilik ko'rsatishi kerak edi. Eksperimental qurt populyatsiyalari qaysi variantlarni tanlaganligi noma'lum, ammo 40 avloddan oshiq OO zotlari yangi sharoitlarga mukammal moslashgan, WT zotlari biroz yomonroq moslashgan va OS zotlari umuman moslashmagan (ularning yashashi zararli bakteriyalar bo'lgan muhit dastlabki past darajada qoldi). Tajriba davomida yana bir bor, seleksiya ta'sirida WT zotlari o'zaro urug'lantirish chastotasini keskin oshirdi.

Shunday qilib, o'zaro urug'lantirish haqiqatan ham populyatsiyani o'zgaruvchan sharoitlarga, bu holda patogen mikrobning paydo bo'lishiga moslashishga yordam beradi. Tajriba davomida WT zotlarining o'zaro urug'lanish chastotasini oshirganligi shuni anglatadiki, erkaklar bilan juftlashish (o'z-o'zini urug'lantirishdan farqli o'laroq) germafroditlarga darhol moslashish ustunligini beradi, bu aniqki, erkaklarni ishlab chiqarish orqali to'lashi kerak bo'lgan "ikki barobar narxdan" ustun turadi. .

Shuni ta'kidlash kerakki, o'zaro urug'lantirish nafaqat ikki xonali organizmlarda sodir bo'ladi. Masalan, ko'plab umurtqasizlar germafroditlar bo'lib, o'zlarini emas, balki bir-birlarini o'g'itlaydilar - o'zaro o'g'itlash. O'simliklarda biseksual ("germafrodit") shaxslarning o'zaro changlanishi ham, yumshoq qilib aytganda, kamdan-kam uchraydi. Ushbu ishda sinab ko'rilgan ikkala faraz ham bunday germafroditlarga juda mos keladi. Boshqacha qilib aytadigan bo'lsak, bu ish "o'zaro germafroditizm" dioiklikdan qandaydir darajada past ekanligini isbotlamadi. Ammo bu ikki variantning birinchisi uchun siz mashhur "ikki barobar narx" to'lashingiz shart emas. Shuning uchun muammo hali ham saqlanib qolmoqda.

O'tkazilgan tajribalar o'zaro urug'lantirish bilan solishtirganda o'z-o'zini urug'lantirishning kamchiliklarini aniqladi, ammo ular nima uchun ko'p organizmlar ikki uylilikni "o'zaro germafroditizm" dan afzal ko'rishini tushuntirib berishmadi. Bu jumboqni hal qilishning kaliti jinsiy tanlov bo'lishi mumkin. Dioeciousness ayollarga o'z sheriklarini sinchkovlik bilan tanlash imkonini beradi va bu zararli va to'plangan foydali mutatsiyalarni rad etish samaradorligini oshirishning qo'shimcha usuli bo'lib xizmat qilishi mumkin. Ehtimol, bu gipoteza bir kun kelib eksperimental tasdiqni oladi.

O'z-o'zidan o'g'itlanadigan hayvonlar, boshqa narsalar teng bo'lsa, ikki uyli hayvonlarga qaraganda ikki baravar tez ko'payadi. Nega tabiatda dioetsiya ustunlik qiladi? Bu savolga javob berish uchun yumaloq qurtlarning zotlari sun'iy ravishda ko'paytirildi. Caenorhabditis elegans, ulardan ba'zilari faqat o'zaro urug'lantirish bilan shug'ullanadi, boshqalari faqat o'z-o'zidan urug'lantirishdir. Ushbu qurtlar bilan o'tkazilgan tajribalar o'zaro urug'lantirishning afzalliklari haqidagi ikkita farazni tasdiqladi. Bir afzallik - bu zararli mutatsiyalar genofondini yanada samarali tozalash, ikkinchisi - foydali mutatsiyalarning tezlashtirilgan to'planishi, bu aholining o'zgaruvchan sharoitlarga moslashishiga yordam beradi.

Erkaklarning ikki baravar narxi

Nima uchun jinsiy ko'payish kerak, nima uchun bizga erkaklar kerak? Bu savollarga javoblar ular ko'rinadigan darajada aniq emas.

Mashhur evolyutsionist Jon Meynard Smit o'z kitobida ushbu muammoning jiddiyligiga e'tibor qaratgan Jinsiy aloqa evolyutsiyasi(1978). Maynard Smit "jinsiy aloqaning ikki baravar narxi" deb atagan paradoksni batafsil bayon qildi. Uning mohiyati shundaki, boshqa narsalar teng bo'lsa, jinssiz ko'payish (yoki o'z-o'zini urug'lantirish) erkaklar ishtirokidagi o'zaro urug'lantirishdan ikki baravar samaralidir (rasmga qarang). Boshqacha qilib aytganda, erkaklar aholiga juda qimmatga tushadi. Ularni rad etish ko'payish tezligida darhol va juda muhim daromad keltiradi. Biz bilamizki, faqat texnik jihatdan, dioetsiya va o'zaro urug'lanishdan aseksual ko'payish yoki o'z-o'zini urug'lantirishga o'tish juda mumkin, bunga o'simliklarda ham, hayvonlarda ham ko'plab misollar mavjud (qarang, masalan: Gigant Komodo monitorining urg'ochilari. kaltakesak erkaklar ishtirokisiz ko'payadi, "Elementlar" , 26.12.2006). Shunga qaramay, aseksual irqlar va o'z-o'zini urug'lantiradigan germafroditlarning populyatsiyalari, negadir, erkaklar ishtirokida "odatiy" tarzda ko'payadiganlarni hali ham siqib chiqarmagan.

Nima uchun ular baribir kerak?

Aytilganlardan kelib chiqadiki, o'zaro urug'lantirish ba'zi afzalliklarga ega bo'lishi kerak, shuning uchun ular hatto erkaklarni rad etish natijasida naslchilik samaradorligining ikki baravar oshishiga olib keladi. Bundan tashqari, bu afzalliklar million yildan keyin emas, balki darhol paydo bo'lishi kerak. Tabiiy tanlanish uzoq istiqbollarga ahamiyat bermaydi.

Ushbu imtiyozlarning tabiati haqida ko'plab farazlar mavjud (qarang: Jinsiy ko'payish evolyutsiyasi). Biz ulardan ikkitasini ko'rib chiqamiz. Birinchisi Myuller ratcheti deb nomlanadi (qarang: Myuller ratchet).Ratchet - bu o'q faqat bir yo'nalishda aylana oladigan qurilma.G'oyaning mohiyati shundaki, agar jinssiz organizmda zararli mutatsiya sodir bo'lsa, uning avlodlari allaqachon undan qutulolmaydi.U avlodlar la'nati kabi barcha avlodlariga abadiy o'tadi (agar teskari mutatsiya sodir bo'lmasa va buning ehtimoli juda kichik bo'lsa).Aseksual organizmlarda selektsiya faqat butun genomlarni rad etishi mumkin. , individual genlar emas.Shuning uchun jinssiz organizmlarning bir qator avlodlarida (maʼlum sharoitlarda) barqaror ravishda zararli mutatsiyalar toʻplanishi mumkin.Ushbu shartlardan biri genomning yetarlicha kattaligidir. , Aytgancha, genomlar boshqa hayvonlarga nisbatan kichikdir. Ehtimol, shuning uchun ular o'z-o'zini urug'lantirishga qodir (pastga qarang).

Agar organizmlar jinsiy yo'l bilan ko'paysa va o'zaro urug'lantirishni amalga oshirsa, u holda individual genomlar doimo tarqalib, aralashib ketadi va ilgari turli organizmlarga tegishli bo'lgan bo'laklardan yangi genomlar hosil bo'ladi. Natijada, aseksual organizmlarda mavjud bo'lmagan maxsus yangi mohiyat paydo bo'ladi - genofond populyatsiyalar. Genlar bir-biridan mustaqil ravishda ko'payish yoki kesish imkoniyatiga ega bo'ladi. Muvaffaqiyatsiz mutatsiyaga ega bo'lgan genni tanlash orqali rad etish mumkin va ma'lum bir ota-ona organizmining qolgan ("yaxshi") genlari populyatsiyada xavfsiz tarzda saqlanishi mumkin.

Shunday qilib, birinchi g'oya shundan iboratki, jinsiy ko'payish genomlarning "genetik yuk" dan tozalanishiga hissa qo'shadi, ya'ni doimiy ravishda paydo bo'ladigan zararli mutatsiyalardan xalos bo'lishga yordam beradi, degeneratsiyani oldini oladi (aholining umumiy jismoniy tayyorgarligining pasayishi).

Ikkinchi g'oya birinchisiga o'xshaydi: u jinsiy ko'payish ma'lum bir muhitda foydali bo'lgan mutatsiyalarning to'planishini tezlashtirish orqali organizmlarning o'zgaruvchan sharoitlarga samaraliroq moslashishiga yordam beradi. Aytaylik, bir odamda bitta foydali mutatsiya, boshqasida boshqasi bor. Agar bu organizmlar aseksual bo'lsa, ularning ikkala mutatsiyani bir xil genomda birlashishini kutish imkoniyati kam. Jinsiy ko'payish bunday imkoniyatni beradi. U samarali populyatsiyada paydo bo'lgan barcha foydali mutatsiyalarni "umumiy mulk" qiladi. Jinsiy ko'payishli organizmlarda o'zgaruvchan sharoitlarga moslashish darajasi yuqoriroq bo'lishi aniq.

Biroq, bu nazariy konstruktsiyalarning barchasi ma'lum taxminlarga asoslanadi. Matematik modellashtirish natijalari shuni ko'rsatadiki, jinssiz ko'payish yoki o'z-o'zini urug'lantirish bilan solishtirganda o'zaro urug'lantirishning foydali yoki zararli darajasi bir qator parametrlarga bog'liq. Bularga aholi soni; mutatsiya tezligi; genom hajmi; mutatsiyalarning zararli/foydalilik darajasiga qarab miqdoriy taqsimlanishi; bitta urg'ochi tomonidan ishlab chiqarilgan nasllarning soni; selektsiya samaradorligi (qolgan avlodlar sonining tasodifiy emas, balki genetik omillarga bog'liqlik darajasi) va boshqalar Bu parametrlarning ba'zilarini nafaqat tabiiy, balki laboratoriya populyatsiyalarida ham o'lchash juda qiyin.

Shuning uchun, bu turdagi barcha gipotezalar nazariy asoslash va matematik modellarga emas, balki to'g'ridan-to'g'ri eksperimental tekshirishga muhtojdir. Biroq, hozirgacha bunday tajribalar ko'p bo'lmagan (Colegrave, 2002. Jinsiy aloqa evolyutsiya tezligini cheklaydi // Tabiat. V. 420. B. 664-666; Goddard va boshqalar, 2005. Jinsiy eksperimental xamirturush populyatsiyalarida tabiiy tanlanish samaradorligini oshiradi // Tabiat. V. 434. B. 636-640). Oregon universiteti biologlari dumaloq qurt bo'yicha yangi tadqiqot Caenorhabditis elegans, ikkala ko'rib chiqilgan mexanizmlarning samaradorligini yaqqol ko'rsatib berdi, ular "ikki baravar qimmat" bo'lishiga qaramay, erkaklardan voz kechmaydigan populyatsiyalarga ustunlik beradi.

Erkaklar rolini o'rganish uchun noyob ob'ekt

Qurtlar Caenorhabditis elegans go'yo yuqoridagi farazlarni eksperimental tekshirish uchun ataylab yaratilgan. Bu qurtlarning urg'ochilari yo'q. Populyatsiyalar erkaklar va germafroditlardan iborat bo'lib, ularning soni ustunlik qiladi. Germafroditlarda ikkita X xromosoma bor, erkaklarda esa faqat bitta (X0 jinsni aniqlash tizimi, Drosophila kabi). Germafroditlar sperma va tuxum ishlab chiqaradi va o'z-o'zini urug'lantirmasdan ko'payish mumkin. Erkaklar faqat sperma ishlab chiqaradi va germafroditlarni urug'lantirishi mumkin. O'z-o'zini urug'lantirish natijasida faqat germafroditlar tug'iladi. O'zaro urug'lantirish bilan naslning yarmi germafroditlar, yarmi erkaklardir. Odatda populyatsiyalarda o'zaro urug'lanishning chastotasi C.elegans bir necha foizdan oshmaydi. Ushbu chastotani aniqlash uchun qurtlarning intim hayotini kuzatish shart emas - populyatsiyadagi erkaklar foizini bilish kifoya.

Aniqlik kiritish kerakki, o'z-o'zini urug'lantirish aseksual (klonal) ko'payish bilan mutlaqo bir xil emas, lekin ular orasidagi farqlar o'z-o'zidan urug'lantiriladigan avlodlar seriyasida tezda yo'qoladi. O'z-o'zidan o'g'itlanadigan organizmlar bir necha avlodlar davomida barcha lokuslar uchun gomozigotaga aylanadi. Shundan so'ng, nasl, xuddi klonal ko'payishda bo'lgani kabi, ota-onadan genetik jihatdan farq qilishni to'xtatadi.

Da C.elegans mutatsiyalar o'zaro urug'lanish chastotasiga ta'sir qilishi ma'lum. Ulardan biri, xol-1, erkaklar uchun halokatli va aslida populyatsiyada faqat germafroditlar qolib, o'z-o'zini urug'lantirish orqali ko'payishiga olib keladi. Boshqa tuman - 2, hermafroditlarni sperma ishlab chiqarish qobiliyatidan mahrum qiladi va ularni aslida ayollarga aylantiradi. Barcha individlar ushbu mutatsiyaga ega bo'lgan populyatsiya, ko'pchilik hayvonlarda bo'lgani kabi, oddiy ajratilgan populyatsiyaga aylanadi.

Mualliflar klassik usullardan foydalangan holda (genetik muhandislik emas, balki kesishish yo'li bilan) faqat mutatsiyalar mavjudligida farq qiladigan deyarli bir xil genomlarga ega bo'lgan ikki juft qurt zotlarini etishtirishdi. xol-1 va tuman - 2. Har bir juftlikdagi birinchi zot, mutatsiyaga ega xol-1, faqat o'z-o'zini urug'lantirish orqali ko'payadi (majburiy selfing, OS). Ikkinchisi, mutatsiya bilan tuman 2, faqat obligate outcrossing (OO) orqali ko'payishi mumkin. Har bir juft zotga bir xil genetik "fon"ga ega, ammo ikkala mutatsiyadan (yovvoyi tur, WT) mahrum bo'lgan uchinchi zot hamroh bo'lgan. WT zotlarida standart laboratoriya sharoitida o'zaro urug'lantirish chastotasi 5% dan oshmaydi.

Erkaklar kerak! Eksperimental tarzda sinovdan o'tkazildi

Ushbu uchlik zotlari bilan ikkita tajriba seriyasi o'tkazildi.

Birinchi seriyada o'zaro urug'lantirish "genetik yuk" dan xalos bo'lishga yordam beradi degan gipotezani sinab ko'rdi. Tajriba 50 avlod davomida davom etdi (albatta, qurtlar, eksperimentchilar emas). Qurtlarning har bir avlodi kimyoviy mutagen, etil metansülfonat ta'siriga duchor bo'lgan. Bu mutatsiya tezligining taxminan to'rt baravar oshishiga olib keldi. Yosh hayvonlarni vermikulit devori bilan yarmiga bo'lingan Petri idishiga solib qo'yishdi (rasmga qarang), idishning yarmiga qurtlar qo'yildi va ularning oziq-ovqatlari bakteriyalar edi. E. coli ikkinchi yarmida edi. Transplantatsiya qilingan qurtlarni tasodifan yopishib qolgan bakteriyalarni tozalash uchun antibiotik bilan davolashdi. Natijada, oziq-ovqatga erishish va shuning uchun omon qolish va nasl qoldirish imkoniyatiga ega bo'lish uchun qurtlar to'siqni engib o'tishlari kerak edi. Shunday qilib, eksperimentchilar zararli mutatsiyalarni yo'q qiladigan "tozalovchi" seleksiya samaradorligini oshirdilar. Oddiy laboratoriya sharoitida seleksiya samaradorligi juda past, chunki qurtlar har tomondan oziq-ovqat bilan o'ralgan. Bunday vaziyatda zararli mutatsiyalar bilan haddan tashqari yuklangan juda zaif hayvonlar ham omon qolishi va ko'payishi mumkin. Yangi eksperimental qurilmada bu tenglashtirishga chek qo'yildi. Devordan o'tish uchun qurt sog'lom va kuchli bo'lishi kerak.

Mualliflar qurtlarda tajribadan oldin va keyin, ya'ni birinchi va ellikinchi avlod odamlarida fitnesni solishtirgan. Qurtlar C.elegans uzoq vaqt davomida muzlatilgan holda saqlanishi mumkin. Bu bunday tajribalarni juda osonlashtiradi. Tajriba davom etar ekan, 1-avlod qurtlari namunasi muzlatgichda jimgina yotardi. Fitness quyidagi tarzda o'lchandi. Qurtlar genomiga nurli oqsil geni kiritilgan nazorat qurtlari bilan teng nisbatda aralashtirildi va eksperimental qurilmaga ekildi. Hayvonlarga to'siqni engib o'tish va ko'payish uchun vaqt berildi, so'ngra nasldagi nursiz shaxslarning foizi aniqlandi. Agar bu foiz ellikinchi avlodda birinchi avlodga nisbatan ortgan bo‘lsa, demak, tajriba davomida fitnes kuchaygan, pasaygan bo‘lsa, degeneratsiya sodir bo‘lgan.

Tajriba natijalari rasmda ko'rsatilgan. Ular o'zaro urug'lantirish genetik yuk bilan kurashishning kuchli vositasi ekanligini aniq ko'rsatmoqda. O'zaro urug'lantirishning chastotasi qanchalik yuqori bo'lsa, yakuniy natija shunchalik yaxshi bo'ladi (rasmdagi barcha chiziqlar chapdan o'ngga oshadi). Sun'iy ravishda ortib borayotgan mutatsiyalar darajasi barcha qurt zotlarining nasli degeneratsiyasiga (fitnadorlikning pasayishiga) olib keldi, OO - "majburiy chatishtirish" dan tashqari.

Mutagenez sun'iy ravishda tezlashtirilmagan zotlar uchun ham o'zaro urug'lantirishning yuqori chastotasi afzallik berdi. Oddiy laboratoriya sharoitida bu afzallik paydo bo'lmaydi, chunki qurtlarni oziq-ovqatga olish uchun devorlarga ko'tarilish kerak emas.

Qizig'i shundaki, ikkita OS nazorat zotlaridan birida ("majburiy o'z-o'zini o'g'itlar"), hatto mutatsiya tezligi oshmagan holda, o'zaro urug'lantirishni rad etish degeneratsiyaga olib keldi (rasmdagi egri chiziqning yuqori juftligidagi chap kvadrat). noldan pastda joylashgan).

Rasm shuningdek, eksperiment davomida "yovvoyi" zotlarning ko'pchiligida (WT) o'zaro urug'lantirish chastotasi dastlabki 5% dan sezilarli darajada yuqori ekanligini ko'rsatadi. Bu, ehtimol, eng muhim natijadir. Bu shuni anglatadiki, og'ir sharoitlarda (to'siqdan oshib ketish zarurati va mutagenez tezligining oshishi) tabiiy tanlanish o'zaro urug'lantirish orqali ko'payadigan shaxslarga aniq ustunlik beradi. Bunday shaxslarning avlodlari ko'proq yashovchidir va shuning uchun tajriba jarayonida o'zaro urug'lantirishga moyillik uchun tanlov amalga oshiriladi.

Shunday qilib, birinchi tajriba o'zaro urug'lantirish aholini zararli mutatsiyalardan xalos bo'lishga yordam beradi degan gipotezani ishonchli tarzda tasdiqladi.

Ikkinchi seriyada tajribalar o'zaro urug'lantirish foydali mutatsiyalarni to'plash orqali yangi moslashuvlarni ishlab chiqishga yordam beradimi yoki yo'qligini tekshirdi. Bu safar qurtlar oziq-ovqatga kirish uchun patogen bakteriyalar yashaydigan hududni engib o'tishlari kerak edi. Serratiya. Bu bakteriyalar ovqat hazm qilish tizimiga kiradi C.elegans, qurtda xavfli kasallikni keltirib chiqaradi, bu esa o'lim bilan yakunlanishi mumkin. Bunday vaziyatda omon qolish uchun qurtlar yo zararli bakteriyalarni yutmaslikni o'rganishi yoki ularga qarshilik ko'rsatishi kerak edi. Qurtlarning eksperimental populyatsiyalari qaysi variantlarni tanlagani noma'lum, ammo 40 avloddan oshiq OO zotlari yangi sharoitlarga mukammal moslashgan, WT zotlari biroz yomonroq moslashgan va OS zotlari umuman moslashmagan (ularning yashashi zararli bakteriyalar bo'lgan muhit dastlabki past darajada qoldi). Tajriba davomida yana bir bor, seleksiya ta'sirida WT zotlari o'zaro urug'lantirish chastotasini keskin oshirdi.

Shunday qilib, o'zaro urug'lantirish haqiqatan ham populyatsiyani o'zgaruvchan sharoitlarga, bu holda patogen mikrobning paydo bo'lishiga moslashishga yordam beradi. Tajriba davomida WT zotlarining o'zaro urug'lanish chastotasini oshirganligi shuni anglatadiki, erkaklar bilan juftlashish (o'z-o'zini urug'lantirishdan farqli o'laroq) germafroditlarga darhol moslashish ustunligini beradi, bu aniqki, erkaklarni ishlab chiqarish orqali to'lashi kerak bo'lgan "ikki barobar narxdan" ustun turadi. .

Shuni ta'kidlash kerakki, o'zaro urug'lantirish nafaqat ikki xonali organizmlarda sodir bo'ladi. Masalan, ko'plab umurtqasizlar germafroditlar bo'lib, ular o'zlarini emas, balki bir-birlarini urug'lantiradilar - xoch. O'simliklarda biseksual ("germafrodit") shaxslarning o'zaro changlanishi ham, yumshoq qilib aytganda, kamdan-kam uchraydi. Ushbu ishda sinab ko'rilgan ikkala faraz ham bunday germafroditlarga juda mos keladi. Boshqacha qilib aytadigan bo'lsak, bu ish "o'zaro germafroditizm" dioiklikdan qandaydir darajada past ekanligini isbotlamadi. Ammo bu ikki variantning birinchisi uchun siz mashhur "ikki barobar narx" to'lashingiz shart emas. Shuning uchun muammo hali ham saqlanib qolmoqda.

O'tkazilgan tajribalar o'zaro urug'lantirish bilan solishtirganda o'z-o'zini urug'lantirishning kamchiliklarini aniqladi, ammo ular nima uchun ko'p organizmlar ikki uylilikni "o'zaro germafroditizm" dan afzal ko'rishini tushuntirib berishmadi. Bu jumboqni hal qilishning kaliti jinsiy tanlov bo'lishi mumkin. Dioeciousness ayollarga o'z sheriklarini sinchkovlik bilan tanlash imkonini beradi va bu zararli va to'plangan foydali mutatsiyalarni rad etish samaradorligini oshirishning qo'shimcha usuli bo'lib xizmat qilishi mumkin. Ehtimol, bu gipoteza bir kun kelib eksperimental tasdiqni oladi.

paydo bo'lmoq.
Mashhur evolyutsionist Jon Meynard Smit ushbu muammoning jiddiyligiga e'tibor qaratdi

uning "Jinsiy aloqa evolyutsiyasi" kitobi (1978). Maynard Smit "ikki marta" deb nom bergan paradoksni batafsil ko'rib chiqdi

jinsiy aloqa narxi” (jinsiy aloqaning ikki baravar narxi). Uning mohiyati shundaki, boshqa narsalar teng bo'lganda, jinssiz ko'payish (yoki

o'z-o'zini urug'lantirish) erkaklar ishtirokidagi o'zaro urug'lantirishdan ikki baravar samarali (rasmga qarang).

Boshqacha qilib aytganda, erkaklar aholiga juda qimmatga tushadi. Ularni rad etish darhol va juda muhim ahamiyatga ega

ko'payish tezligini oshirish. Biz bilamizki, sof texnik jihatdan ikki va krossoverlikdan o'tish

jinssiz ko'payish yoki o'z-o'zini urug'lantirish uchun urug'lantirish juda mumkin, bunga ko'plab misollar mavjud

o'simliklar va hayvonlar (qarang, masalan: Komodo gigantining urg'ochi kaltakesaklari erkaklar ishtirokisiz ko'payadi,

"Elementlar", 26.12.2006). Shunga qaramay, aseksual irqlar va o'z-o'zini o'g'itlaydigan germafroditlar populyatsiyalari ilgari negadir

hozirgacha ular erkaklar ishtirokida "odatiy" usulda ko'payadiganlarni ko'chirmaganlar.
Nima uchun ular baribir kerak?
Aytilganlardan kelib chiqadiki, o'zaro urug'lantirish juda muhim afzalliklarni berishi kerak,

ular erkaklarni rad etishdan kelib chiqadigan naslchilik samaradorligidagi ikki baravar daromaddan ham ustunroq. Va bular

foyda bir million yil ichida emas, balki darhol paydo bo'lishi kerak. Tabiiy tanlanish muhim emas

uzoq istiqbollar.
Ushbu imtiyozlarning tabiati haqida ko'plab farazlar mavjud (qarang: Jinsiy ko'payish evolyutsiyasi). Biz ulardan ikkitasini ko'rib chiqamiz.

Birinchisi "Myuller ratcheti" deb nomlanadi (qarang: Muller s ratchet). Ratchet - bu o'qi bo'lgan qurilma.

faqat bir yo'nalishda aylanishi mumkin. G'oyaning mohiyati shundan iboratki, agar jinssiz organizmda zararli mutatsiya sodir bo'lsa.

uning avlodlari endi undan qutulolmaydi. U, xuddi oilaviy la'nat kabi, uning barcha avlodlariga abadiy o'tadi.

(agar teskari mutatsiya sodir bo'lmasa, bu juda kam). Aseksual organizmlarda seleksiya mumkin

individual genlarni emas, faqat butun genomlarni yo'q qiling. Shuning uchun, aseksual organizmlarning bir qator avlodlarida u (bilan

ma'lum sharoitlar) zararli mutatsiyalarning barqaror to'planishi mavjud. Bu shartlardan biri

juda katta genom. Aytgancha, dumaloq qurtlar boshqalarga qaraganda kichik genomlarga ega.

hayvonlar. Ehtimol, shuning uchun ular o'z-o'zini urug'lantirishga qodir.
Agar organizmlar jinsiy yo'l bilan ko'paysa va o'zaro urug'lantirishni amalga oshirsa, u holda individual genomlar

doimo parchalanadi va aralashadi va ilgari boshqasiga tegishli bo'lgan bo'laklardan yangi genomlar hosil bo'ladi

organizmlar. Natijada, jinssiz organizmlarda mavjud bo'lmagan maxsus yangi shaxs - populyatsiya genofondi paydo bo'ladi.

Genlar bir-biridan mustaqil ravishda ko'payish yoki kesish imkoniyatiga ega bo'ladi. Baxtsiz mutatsiyaga ega bo'lgan gen

Tanlash yo'li bilan rad etilishi mumkin va ma'lum bir ota-ona organizmining qolgan ("yaxshi") genlari xavfsiz bo'lishi mumkin.

yuk", ya'ni doimiy ravishda paydo bo'ladigan zararli mutatsiyalardan xalos bo'lishga yordam beradi, degeneratsiyani oldini oladi (kamaytirish).

aholining umumiy tayyorgarligi).
Ikkinchi fikr birinchisiga o'xshaydi: u jinsiy ko'payish organizmlarning yanada samarali moslashishiga yordam beradi.

ma'lum bir muhitda foydali bo'lgan mutatsiyalarning tezlashtirilgan to'planishi tufayli o'zgaruvchan sharoitlarga. Aytaylik, bitta shaxs

bitta foydali mutatsiya paydo bo'ldi, ikkinchisi boshqa. Agar bu organizmlar aseksual bo'lsa, ularda deyarli hech qanday imkoniyat yo'q

bitta genomda ikkala mutatsiyaning kombinatsiyasini kutish e.Jinsiy ko'payish bunday imkoniyatni beradi. Aslida

populyatsiyada paydo bo'lgan barcha foydali mutatsiyalarni "umumiy mulk" qiladi. ga moslashish darajasi aniq

jinsiy ko'payish bilan organizmlarda o'zgaruvchan sharoitlar yuqori bo'lishi kerak.
Biroq, bu nazariy konstruktsiyalarning barchasi ma'lum taxminlarga asoslanadi. Matematik natijalar

simulyatsiyalar o'zaro urug'lantirishning foydali yoki zararli darajasi taqqoslanganligini ko'rsatadi

aseksual ko'payish yoki o'z-o'zini urug'lantirish bilan bir qator parametrlarga bog'liq. Bularga aholi soni;

mutatsiya tezligi; genom hajmi a; mutatsiyalarning ularning darajasiga qarab miqdoriy taqsimoti

zarar / foydalilik; bitta urg'ochi tomonidan ishlab chiqarilgan nasllarning soni; tanlash samaradorligi (raqamning bog'liqlik darajasi

nasllarni tasodifiy emas, balki genetik omillardan qoldirish) va hokazo. Ushbu parametrlarning ba'zilari juda qiyin.

nafaqat tabiiy, balki laboratoriya populyatsiyalarida ham o'lchanadi.
Shu sababli, bu turdagi barcha gipotezalar juda ko'p nazariy asoslar va matematik modellarga muhtoj emas.

(bularning barchasi allaqachon ko'p), to'g'ridan-to'g'ri eksperimental tekshirishda qancha. Biroq, bunday tajribalar hali ham mavjud

unchalik ko'p narsa qilinmagan (Colegrave, 2002. Jinsiy aloqa evolyutsiya tezligini cheklaydi // Tabiat. V. 420. P. 664-

666; Goddard va boshqalar, 2005. Jinsiy eksperimental xamirturush populyatsiyalarida tabiiy ionning samaradorligini oshiradi //

Tabiat. V. 434. B. 636-640). Oregon universiteti biologlari dumaloq qurt bo'yicha yangi tadqiqot

Caenorhabditis elegans, ta'minlaydigan ikkala ko'rib chiqilgan mexanizmlarning samaradorligini aniq ko'rsatdi

"ikki baravar" bo'lishiga qaramay, erkaklardan voz kechmaydigan populyatsiyalar uchun afzallik.
Erkaklar rolini o'rganish uchun noyob ob'ekt
Caenorhabditis elegans qurtlari yuqoridagi farazlarni eksperimental tekshirish uchun ataylab yaratilgan. Bular

urg'ochi qurtlar yo'q. Populyatsiyalar erkaklar va germafroditlardan iborat bo'lib, ularning soni ustunlik qiladi. Da

germafroditlarda ikkita X xromosoma bor, erkaklarda esa faqat bitta (X0 jinsni aniqlash tizimi, Drosophila kabi). Germafroditlar

sperma va tuxum ishlab chiqaradi va o'z-o'zini urug'lantirish orqali yordamsiz ko'payishi mumkin. erkaklar

faqat spermatozoidlarni hosil qiladi va germafroditlarni urug'lantirishi mumkin. Dunyoga o'z-o'zini urug'lantirish natijasida

faqat germafroditlar paydo bo'ladi. O'zaro urug'lantirishda naslning yarmi germafroditlar,

yarmi erkaklar. Odatda, C. elegans populyatsiyalarida o'zaro urug'lanishning chastotasi bir nechtadan oshmaydi

foiz. Ushbu chastotani aniqlash uchun qurtlarning intim hayotini kuzatish shart emas - bilish kifoya.

aholidagi erkaklar ulushi.
Shu bilan birga, o'z-o'zini urug'lantirish aseksual (klonal) ko'payish bilan bir xil emasligini aniqlashtirish kerak.

ular orasidagi farqlar o'z-o'zini urug'lantiruvchi avlodlar seriyasida tezda yo'qoladi. O'z-o'zini urug'lantiruvchi organizmlar

bir necha avlodlar davomida barcha lokuslar uchun gomozigotaga aylanadi. Shundan so'ng, nasl bir-biridan farq qilishni to'xtatadi

ota-onalar genetik jihatdan, xuddi klonal ko'payishda bo'lgani kabi.
C. elegansda oʻzaro urugʻlanish chastotasiga taʼsir qiluvchi mutatsiyalar maʼlum. Ulardan biri xol-1 uchun halokatli hisoblanadi

erkaklar va aslida populyatsiyada faqat germafroditlar ko'payishiga olib keladi

o'z-o'zini urug'lantirish. Ikkinchisi, tuman-2, germafroditlarni sperma ishlab chiqarish qobiliyatidan mahrum qiladi va aslida ularni aylantiradi.

ayollar. Barcha individlar ushbu mutatsiyaga ega bo'lgan populyatsiya oddiy ikki qavatli populyatsiyaga aylanadi

deyarli bir xil genomlar, faqat xol-1 va tuman-2 mutatsiyalari mavjudligi bilan farqlanadi. Har bir juftlikda birinchi nasl, bilan

xol-1 mutatsiyasi, faqat o'z-o'zini urug'lantirish orqali ko'payadi (majburiy selfing, OS). Ikkinchisi, tuman-2 mutatsiyasi bilan mumkin

faqat o'zaro urug'lantirish orqali ko'paytiriladi (majburiy outcrossing, OO). Har bir juft zot hamroh bo'ldi

uchinchisi, bir xil genetik "fon" bilan, lekin ikkala mutatsiyadan mahrum (yovvoyi tip, WT). Zotlarda WT chastotasi

standart laboratoriya sharoitida o'zaro urug'lantirish 5% dan oshmaydi.
Ushbu uchlik zotlari bilan ikkita tajriba seriyasi o'tkazildi.
Birinchi seriya o'zaro urug'lantirish "genetik" dan xalos bo'lishga yordam beradi degan gipotezani sinab ko'rdi

yuk." Tajriba 50 avlod davomida davom etdi (albatta, qurtlar, eksperimentchilar emas). Har bir

qurtlar avlodi kimyoviy mutagen, etil metansülfonat ta'siriga duchor bo'lgan. Bu o'sishga olib keldi

Mutatsiya chastotasi taxminan to'rt marta. Yosh hayvonlarni devor bilan yarmiga bo'lingan Petri idishiga solib qo'yishdi

vermikulit va qurtlar kosaning bir yarmiga ekilgan va ularning oziq-ovqatlari - E. coli bakteriyalari - ikkinchisida edi.

yarmi. Transplantatsiya qilingan qurtlarni tasodifan yopishib qolgan bakteriyalarni tozalash uchun antibiotik bilan davolashdi. DA

Natijada, omon qolish va nasl qoldirish imkoniyatini anglatuvchi oziq-ovqatga erishish uchun qurtlar kerak edi.

to'siqni engib o'tish. Shunday qilib, eksperimentchilar "tozalash" tanlovining samaradorligini oshirdilar, bu esa ekrandan chiqadi

zararli mutatsiyalar. Oddiy laboratoriya sharoitida selektsiya samaradorligi juda past, chunki qurtlar oziq-ovqat bilan o'ralgan.

har tomondan. Bunday vaziyatda zararli mutatsiyalar bilan haddan tashqari yuklangan juda zaiflar ham omon qolishi va ko'payishi mumkin.

hayvonlar. Yangi eksperimental qurilmada bu tenglashtirishga chek qo'yildi. Devordan o'tish uchun

ellikinchi avlod. C. elegans qurtlari uzoq vaqt davomida muzlatilgan holda saqlanishi mumkin. Bu buni juda osonlashtiradi

tajribalar. Tajriba davom etar ekan, 1-avlod qurtlari namunasi muzlatgichda jimgina yotardi.

Fitness quyidagi tarzda o'lchandi. Qurtlar genomda nazorat qurtlari bilan teng nisbatda aralashtiriladi

nurli oqsil geni kiritilgan va eksperimental qurilmaga ekilgan. Hayvonlarga vaqt berildi

to'siqni engib, ko'paytiriladi, keyin esa nasldagi nursiz shaxslarning foizi aniqlandi. Agar bu foiz

ellikinchi avlodda birinchisiga nisbatan ko'paydi, ya'ni eksperiment davomida jismoniy tayyorgarlik ko'tarildi,

kamaygan bo'lsa, degeneratsiya sodir bo'ldi.
Tajriba natijalari rasmda ko'rsatilgan. Ular o'zaro urug'lantirishni aniq ko'rsatadilar

genetik yukga qarshi kurashning kuchli vositasidir. O'zaro urug'lantirishning chastotasi qanchalik yuqori bo'lsa, shuncha yaxshi bo'ladi

yakuniy natija (rasmdagi barcha chiziqlar chapdan o'ngga ortadi). Sun'iy ravishda oshirilgan mutatsiya tezligi

OO - "majburiy chatishtirish" dan tashqari barcha qurt zotlarining degeneratsiyasiga (fitnadorlikning pasayishi) olib keldi.
Mutagenez sun'iy ravishda tezlashtirilmagan zotlar uchun ham o'zaro urug'lanishning yuqori chastotasi.

ustunlik berdi. Oddiy laboratoriya sharoitida bu afzallik paydo bo'lmaydi, chunki qurtlar kerak emas

ovqatga erishish uchun devorlardan o'ting.
Qizig'i shundaki, ikkita nazorat zotlaridan birida OS ("majburiy o'z-o'zini o'g'itlar"), hatto tezlikni oshirmasdan ham.

mutatsiyalar, o'zaro urug'lanishni rad etish degeneratsiyaga olib keldi (yuqoridagi egri juftlikdagi chap kvadrat).

ko'rsatkich noldan past).
Rasmda shuni ko'rsatadiki, ko'pchilik "yovvoyi" zotlarda (WT) o'zaro urug'lantirishning chastotasi

tajriba dastlabki 5% dan sezilarli darajada yuqori bo'lib chiqdi. Bu, ehtimol, eng muhim natijadir. Bu qiyin ekanligini anglatadi

sharoitlar (to'siqdan oshib ketish zaruriyatini ham, mutagenez tezligining oshishini anglatadi) tabiiy

selektsiya o'zaro urug'lantirish orqali ko'payadigan shaxslarga aniq ustunlik beradi. Bunday shaxslarning avlodlari

ko'proq hayotiy bo'lib chiqadi va shuning uchun tajriba davomida kesishish tendentsiyasi uchun tanlov mavjud

urug'lantirish.
Shunday qilib, birinchi tajriba o'zaro urug'lantirish yordam beradi degan gipotezani ishonchli tarzda tasdiqladi

zararli mutatsiyalardan xalos bo'lish uchun populyatsiyalar.
Eksperimentlarning ikkinchi seriyasida o'zaro urug'lantirish yangi moslashuvlarni ishlab chiqishga yordam beradimi yoki yo'qmi tekshirildi.

foydali mutatsiyalarni to'plash orqali. Bu safar qurtlar oziq-ovqatga kirish uchun zonani kesib o'tishlari kerak edi,

Patogen Serratia bakteriyalari yashaydi. Bu bakteriyalar, C. elegansning ovqat hazm qilish tizimiga kirib, sabab bo'ladi

qurt o'limga olib kelishi mumkin bo'lgan xavfli kasallikdir. Bunday vaziyatda omon qolish uchun qurtlar ham kerak edi

zararli bakteriyalarni yutib yubormaslikni o'rganing yoki ularga qarshilik ko'rsating. Mavzular qaysi variantni tanladilar?

qurtlarning populyatsiyasi noma'lum, ammo 40 avloddan ortiq OO zotlari yangi sharoitlarga mukammal moslashgan, WT zotlari

biroz yomonroq moslashgan va OS zotlari umuman moslashmagan (zararli bakteriyalar bo'lgan muhitda ularning omon qolishi).

dastlabki past darajada qoldi). Va yana, tajriba jarayonida, zotlarda, seleksiya ta'sirida WT keskin oshdi.

o'zaro urug'lantirishning chastotasi.
Shunday qilib, o'zaro urug'lantirish populyatsiyaning o'zgarishlarga moslashishiga yordam beradi

sharoitlar, bu holda - patogen mikrobning paydo bo'lishiga. WTda tajriba o'tkazish jarayonida haqiqat

o'zaro urug'lantirish chastotasi oshdi, ya'ni erkaklar bilan juftlashish (farqli ravishda

o'z-o'zini urug'lantirish) germafroditlarga zudlik bilan moslashish ustunligini beradi, bu aftidan ustun turadi.

ular erkaklar ishlab chiqarish uchun to'lashlari kerak bo'lgan "ikki barobar narx".
Shuni ta'kidlash kerakki, o'zaro urug'lantirish nafaqat ikki xonali organizmlarda sodir bo'ladi. Misol uchun,

ko'pgina umurtqasizlar germafroditlar bo'lib, o'zlarini emas, balki bir-birlarini o'g'itlaydilar - o'zaro o'g'itlash. Da

biseksual ("germafrodit") shaxslarning o'simliklarning o'zaro changlanishi ham, yumshoq qilib aytganda, odatiy hol emas. Ikkala gipoteza ham

Ushbu ishda sinab ko'rilganlar bunday germafroditlarga juda mos keladi. Boshqacha qilib aytganda, bu ish buni isbotlamadi

"O'zaro germafroditizm" ikki qavatlilikdan biroz pastroq. Ammo bu ikki variantning birinchisi uchun sizga kerak emas

mashhur "ikki barobar narx" to'lash. Shuning uchun muammo hali ham saqlanib qolmoqda.
O'tkazilgan tajribalar o'zaro urug'lantirish bilan solishtirganda o'z-o'zini urug'lantirishning kamchiliklarini aniqladi, ammo ular tushuntirmadilar.

nega ko'p organizmlar "o'zaro germafroditizm" dan ko'ra ikki xonadonlilikni afzal ko'rdilar. Bu topishmoqni hal qilishning kaliti

katta ehtimollik bilan jinsiy tanlovdir. Dioeciousness ayollarga o'z sheriklarini sinchkovlik bilan tanlash imkonini beradi,

va bu zararlini rad etish va foydalini to'plash samaradorligini oshirishning qo'shimcha usuli bo'lib xizmat qilishi mumkin

mutatsiyalar. Bu gipoteza bir kun kelib eksperimental tasdiqlanishi mumkin.