В книге Льюиса Кэрролла «Зазеркалье» Красная Королева говорит Алисе: «Чтобы оставаться в одном и том же месте, нужно все, что вы можете сделать."
Биологи-эволюционисты извлекли из этой фразы гипотезу о том, что организмы участвуют в половом размножении, чтобы идти в ногу с постоянно меняющимся миром.
Они утверждают, что спаривание самца и самки, учитываемое поколениями, дает потомство с достаточным генетическим разнообразием, чтобы противостоять разнообразным, развивающимся угрозам — от болезней до изменения климата.
Группа биологов под руководством Университета Айовы дополнительно изучила эту гипотезу, проверив, будут ли самки новозеландских пресноводных улиток, которые размножаются половым путем, более устойчивы к внешним опасностям, чем самки, производящие потомство сами.
Исследователи задокументировали концентрацию половых самок и бесполых самок в нескольких местах в одном и том же озере и сравнили, как их популяции пострадали от паразитических червей, обычно связанных с улитками.
Исследователи обнаружили, что в районах озера, где преобладали черви, улиток-самцов было много (что указывает на присутствие самок улиток, размножающихся половым путем).
Они даже обнаружили, что самцы улиток бродят в районах, где концентрация паразитов составляет всего четыре процента, а также в большем количестве, где активность паразитов выше.
Результаты стали еще одним обнадеживающим признаком того, что потомство, произведенное половым путем, получает генетический импульс от мамы и папы. Например, потомство получает два генетических образца (по одному от каждого родителя), а не только геном своей матери, как если бы они были рождены от бесполой самки. Половое размножение, рассматриваемое из поколения в поколение, может создавать новые комбинации генов, необходимые для работы в изменяющейся среде.
«Эти результаты согласуются с идеей о том, что у секса есть преимущества, связанные со способностью производить разнообразное потомство», — говорит Морин Нейман, доцент кафедры биологии UI и автор статьи, опубликованной на этой неделе в New Zealand Journal of Экология. "Улиток, рожденных с редкими комбинациями генов, будет труднее заразить, потому что паразиты редко, если вообще когда-либо, встречались с этими перетасованными генетическими комбинациями."
Нейман и другие в ее области изучали пресноводных улиток в течение многих лет, в значительной степени потому, что некоторые самки могут производить потомство без самцов. Улитки также уязвимы для хорошо задокументированной угрозы — паразитического червя (Microphallus livelyi), который живет внутри улитки, ожидая возможности поглотить своего последнего хозяина: уток, поедающих инфицированных улиток.
Предыдущие исследования показали связь между концентрацией паразитов и количеством половых самок улиток. Там, где активность паразитов низкая, половых самок мало; там, где активность паразитов высока, половые самки многочисленны.
Это исследование дополняет другие анализы, связывающие активность паразитов с половыми и бесполыми женскими популяциями в небольшом горном озере Грасмер.
Это исследование отличается тем, что исследователи обнаружили резкие различия в процентном соотношении самок половых и бесполых улиток (используя присутствие самцов в качестве прокси) и распространенности паразитов между участками, расположенными на расстоянии двух футбольных полей друг от друга, «предполагая, что эти эволюционные связи между полом и паразиты могут действовать в очень малых масштабах », — говорит Нейман.
Нейман и ее коллеги считают, что паразитический червь вторгается в улитку, обманывая ее иммунную систему, заставляя ее поверить в то, что это не угроза. Некоторые болезни делают то же самое с людьми, обманывая нашу иммунную систему ровно настолько, чтобы заселиться в наших телах и сделать нас больными.
Тем не менее, со временем люди унаследовали и передали новые комбинации генов, которые лучше защищают от этих болезней. Это генетическое разнообразие и естественный отбор в действии.
Как и у людей, лучшая защита улиток от паразитического червя — передача новых комбинаций генов паразиту.
Такая перетасовка генов гораздо более вероятна при спаривании самца и самки, чем при бесполом размножении, когда дочь наследует точный генетический состав своей матери.
Команда посетила озеро Грасмер в январе 2014 года.
Там 25 студентов из Карлтон-колледжа в Миннесоте помогли Нейману и первому автору статьи, биологу из Карлтон-колледжа Марку МакКоуну, собрав 1800 улиток на 18 участках пешком или на байдарке и изучив каждую под микроскопом, чтобы каталогизировать пол и уровень заражения. Пять студентов Карлтона включены в качестве авторов статьи.
«Студенты, которые возглавили проект, помогли во всех аспектах исследования, включая постановку экспериментального вопроса, организацию сбора данных, анализ результатов и, в конечном итоге, отправку рукописи для публикации», — говорит МакКоун. "Студенты редко получают такой широкий доступ ко всему процессу науки."