Половое размножение требует значительно больших энергетических затрат, чем бесполое. Кроме того, популяции, которые размножаются бесполым путем, быстрее увеличивают свою численность: им не нужно искать партнеров, а коадаптированные генные комплексы не разрушаются при рекомбинации. Несмотря на это, у эукариот половое размножение является самым распространенным.
Причины этого неизвестны. Согласно одной из гипотез, живые организмы должны эволюционировать не только для приобретения преимуществ, но и для выживания в целом, например в борьбе с паразитами. Эта гипотеза связывается с фразой Черной Королевы из сказки «Алиса в Зазеркалье» Люиса Кэррола: «Ну а здесь, знаешь ли, приходится бежать со всех ног, чтобы только остаться на том же месте».
Чтобы проверить гипотезу Черной Королевы, ученые из Стерлингского университета использовали дафний (Daphnia) — ракообразных с длиной тела 0,2–6 миллиметров. Дело в том, что дафнии могут размножаться и половым, и бесполым способами. Большую часть года размножение происходит путем партеногенеза, однако осенью под влиянием внешних факторов из их яйцеклеток развиваются самцы.
В эксперименте авторы собрали дафний в пруду и спустя время получили две группы потомков: появившихся в результате партеногенеза и появившихся в результате полового размножения. Обе группы заражали паразитами — бактериями вида Pasteuria ramosa, которые снижают репродуктивную функцию дафний. Сбор бактерий осуществлялся одновременно с ракообразными и через год.
Анализ показал, что паразиты того же года быстрее распространялись среди потомков, появившихся в результате партеногенеза. Кроме того, животные, полученные путем полового размножения, оказались вдвое более устойчивыми к патогенам следующего года (которые коэволюционировали одновременно с их родителями) по сравнению с потомками, полученными бесполым путем.
По словам ученых, это первый краткосрочный эксперимент на животных, который подтвердил гипотезу Черной Королевы. Полученные данные также указывают на особую роль паразитов в возникновении и поддержании полового размножения. Причем преимущество такого способа размножения наблюдается уже в первом поколении потомков — они демонстрируют повышенную устойчивость к патогену.
Наука
Денис Стригун
