Чому є чоловіки й жінки? Колонка в КомпьютерреOnline #4

Якби людині був властивий I тип розмноження, Робінзон заселив би острів своїми ідентичними нащадками
Якби людина була перехреснозаплідним гермафродитом (мала б II тип розмноження), Робінзону знадобився б партнер. Оскільки будь-які два статевозрілі гермафродити можуть запліднити одне одного, зустрічі з П’ятницею було б достатньо. Ці двоє заповнили б острів своїми нащадками, які відрізнялися б одне від одного в результаті рекомбінації (утворення нових сполучень генів).

З II типом розмноження Робінзон і П’ятниця заселили б острів своїми рекомбінантними нащадками
Два випадково вибрані роздільностатеві організми з ймовірністю 1/2 належать до однієї статі і не можуть залишити нащадків (приймемо для простоти припущення про рівну чисельність статей). Більш того, якби Робінзону пощастило, і на острів прибула б, припустимо, тубілка Субота, вони разом з Робінзоном змогли б виробити лише вдвічі меншу кількість нащадків, ніж пара гермафродитів!

З III типом розмноження Робінзон залишився без нащадків
Отже, при поверхневому порівнянні тип розмноження, притаманний людині, виявився найменш вигідним. Чому ж у ході еволюції перевагу отримали організми зі статевим розмноженням, причому саме роздільностатеві? Безліч з їх нащадків втрачало стать, але все одно роздільностатевість залишилася найпоширенішим варіантом.
Ця проблема може бути розбита на дві частини. Чому статеве розмноження ефективніше за безстатеве і чому роздільностатевість ефективніша за гермафродитизм. Шляхи вирішення першої проблеми я коротко опишу тут, а свій варіант пояснення причин роздільностатевості — колись пізніше.
Першій проблемі присвячено багато робіт, як, наприклад, стаття К.Ю. Попадьїна. Її автор підкреслює, що походження статевого розмноження — це «королева еволюційних проблем» і «найбільша загадка еволюційної біології». Особливо важко змиритися з нею тим, хто, як більшість прихильників соціобіології, вірить, що біологічна еволюція — це просто наслідок добору генів.
Англійський біолог Джон Холдейн висловив суть цього підходу так: «Я готовий пожертвувати собою заради двох братів або восьми кузенів». Справа в тому, що спорідненість братів — 1/2, а кузенів — 1/8; у двох братах, як і у восьми кузенах, міститься стільки ж генів Джона Холдейна, скільки в самому Джоні Холдейні. Звичайно, якщо він хоче домогтися поширення своїх генів, краще віддавати себе лише за трьох братів або дев’ять кузенів — тоді гени отримають свій «навар».
Чому самка може пожертвувати собою заради своїх нащадків? Уявімо собі, що така поведінка визначається якимось геном. Копії цього гена є у половини її нащадків. Якщо така самка пожертвує собою заради чотирьох своїх дитинчат, у наступному поколінні кількість копій цих генів подвоїться. Зумовлена ними поведінка стане більш поширеною. Ця концепція називається родинним добором (kin selection).
Логічно? Цілком. А тепер подумайте. При статевому розмноженні самка, виробляючи яйцеклітину, скорочує набір своїх генів удвічі. Другу половину комплекту доставить сперматозоїд. При безстатевому — усі її нащадки несуть весь комплект її генів! Отже, з точки зору добору генів статеве розмноження було б майже неймовірним. Але воно зустрічається на кожному кроці! З моєї точки зору, однієї цієї обставини достатньо, щоб довести обмеженість (саме обмеженість, а не хибність) концепції добору генів…
З позицій групового добору пояснити статеве розмноження незрівнянно простіше. Розглянемо простий сценарій. Паразити вдосконалюють механізми своєї передачі від одного хазяїна до іншого. Наприклад, як паразита кишкової палички можна розглядати F-фактор, короткий фрагмент ДНК, що знаходиться в цитоплазмі бактерії. F-фактор забезпечує передачу себе (разом зі шматком спадкової інформації самої бактерії) через спеціальний виріст — піль. Це ще не розмноження, а просто рекомбінація — «перетасовування» генетичної інформації. Паразит (цілком відповідно до концепції «егоїстичного гена») поширює себе в популяції, а хазяї стають генетично різноманітнішими.

Ось вона, електронна мікрофотографія статевого процесу у кишкової палички
Взагалі, генетична мінливість має два джерела: мутації (внесення змін у генетичний текст) і рекомбінації (поява нових сполучень окремих фрагментів). Мутації — переважно ненаправлений «шум» (принаймні, у першому наближенні), вони частіше руйнують, ніж створюють. А при рекомбінації організм отримує генетичні тексти, що вже пройшли добір, тобто зі значно більшою ймовірністю корисні.
При необхідності вироблення нових пристосувань ті лінії організмів, які володіють механізмом рекомбінації, будуть випереджати клональні. Це показано і в теорії, і на моделях, і в експериментах. Удосконалення паразитів призводить до удосконалення статевої рекомбінації (докладніше — у цитованій вище статті Попадьїна).
Цікавіше інше. Чому ми роздільностатеві? Цьому феномену ви знайдете набагато менше пояснень. Хоча про це — іншим разом.