Научници са Стенфорда предложили су одговор на чувено питање о еволуцији сексуалне репродукције
Текст: Никола Здравковић
Једна од еволуционих мистериjа, која постоји jош од доба модерне синтезе, јесте сексуална репродукциjа. Од тог времена деле нас децениjе трагања за одговором на питање: зашто и како jе дошло до еволуциjе сексуалне репродукциjе? Група научника на челу са Маркусом Фелдманом са Стенфорда предложила jе решење коjе су назвали генетска прилагодљивост (genetic mixability).
Сексуална репродукциjа, код коjе се гени више jединки спаjаjу да би створили нову, еволутивно jе млађа од асексуалне, где до размножавања долази простим дељењем родитељ-jединке. Као и све друге еволутивне поjаве, сексуална репродукциjа jе настала као низ мутациjа: случаjних промена генетске грађе jединки коjе су се преносиле са генерациjе на генерациjу.
Данас се многе биљке, готово све животиње и неке гљиве размножаваjу сексуално, што значи да сексуална репродукциjа ради нешто како треба.
Декодирање еволуције
Проблем настаjе када се узме у обзир да jе асексуална репродукциjа jедноставно боља у чувању доброг и уклањању лошег генетског материjала. Ако jе нека мутациjа омогућила jединки да лакше преживи до зрелости и размножи се, она ће асексуалном репродукциjом пренети ту мутациjу директно своjим потомцима.
У сексуалноj репродукциjи, гени коjи су довели до тако корисне мутациjе неће бити директно пренети, већ само у комбинациjи са генима jединке-партнера. Корисна мутациjа може лоше сарађивати са генима друге jединке, а може бити и потпуно потиснута. Сексуална репродукциjа уводи броjне, и што jе jош чудниjе, наизглед непотребне компликациjе.
Велики помак био jе направљен када jе предложено да предмет еволуциjе не мора бити само ген, нити jединка, већ и популациjа. Првобитни разлог популационог размишљања у биологиjи jе био обjашњењe еволуциjе алтруистичког понашања. Школски пример еволуциjе алтруизма jе упозорење: jедан слепи миш ће жртвовати своj живот тако што ће гласним тоном упозорити остатак популациjе на вребање грабљиваца.
Популациони биолози су са великим успехом показали да ће еволуциjа деловати на читаве групациjе слепих мишева на оваj начин, и да ће популациjе са алтруистичним jединкама имати веће шансе за преживљавање од популациjа коjе такве jединке немаjу. Разлика jе очигледна: еволуциjа не мора деловати само од jединке до jединке; и популациjе се могу такмичити jедна са другом. Уследио jе низ покушаjа да се сексуална репродукциjа обjасни на оваj начин.
Интуициjа делуjе на месту: сексуална репродукциjа омогућава чешће и лакше комбиновање гена у оквиру популациjе. У популациjи jединки коjе се разможаваjу асексуално, нека изузетно корисна мутациjа ће достићи фиксациjу (када постаjе свеприсутна карактеристика читаве популациjе) тек када потомци првобитне jединке са том мутациjом буду њени jедини преживели чланови.
Све jединке без те мутациjе мораjу одумрети, за шта могу бити потребне генерациjе. Са друге стране, током сексуалне репродукциjе оваj користан ген има шансу да буде распрострањен много брже. Ако се посматраjу читаве популациjе, сексуална репродукциjа може донети значаjну предност.
Шта је генетска прилагодљивост?
Биологиjа се одавно не заснива само на интуициjи и посматрању. Аргументи се формализуjу, врше се математички прорачуни, експерименти где природа то дозвољава, и хипотезе се ригорозно тестираjу. Дуго времена обjашњења еволуциjе сексуалне репродукциjе нису успевалa да прођу оваj стадиjум провере: модели су се показивали недовољно jасни, рачунице склоне критикама, а закључци су остављали превише нових питања. То су околности у коjима у игру улази генетска прилагодљивост.
Теоретичари генетске прилагодљивости се слажу да jе асексуална репродукциjа бољи избор од сексуалне ако jе циљ наћи наjбољу могућу комбинациjу гена. Сексуална репродукциjа, међутим, нуди нешто друго: она фаворизуjе гене коjи раде добро у различитим комбинациjама, оне коjи су наjприлагодљивиjи.
Свакоj jединки наjвише одговара да има наjбољу могућу комбинациjу гена. Међутим, читавим популациjама током дугих периода времена наjвише одговараjу они гени коjи се показуjу наjуспешниjим у просеку, jер се у популациjама током времена мења све, од станишта до физиономиjе. Ген генералиста тако побеђуjе специjалисту.
Ако прилагодљивост гена овако позитивно утиче на шансе за преживљавање, онда jе претпостављено да еволуциjа врши селекциjу за прилагодљивост (selection for mixability). Наравно, ниjе у питању некаква нова еволутивна сила. Селекциjа постоjи – она jе природна последица постоjања наследивих мутациjа – али њу наука никада ниjе до краjа мапирала. Теориjа генетске прилагодљивости просто каже да постоjи вид селекциjе коjи jе до сада у биологиjи био превиђен: популациjе са прилагодљивиjим генима у просеку пролазе боље.
Математика еволуције
Наравно, тврдњу као што jе ова jе практично немогуће подвргнути смисленом тесту. Научници коjи су предложили ову теориjу пошли су другачиjим путем. Сексуална репродукциjа jе већ широко распрострањена, претпостављамо зато што доноси некакве адаптивне предности. Ако jе прилагодљивост знатно већа у сексуалноj него у асексуалноj репродукциjи, онда прилагодљивост може бити разлог успеха сексуалне репродукциjе.
Математички прорачуни коjи су пратили теориjу показали су да прилагодљивост jесте већа у сексуалноj репродукциjи, кроз резултате коjе су аутори назвали робустним, што jе заправо наjвећи комплимент коjи се у биологиjи даjе математичким прорачунима.
Генетска прилагодљивост, дакле, на своjоj страни има солидну интуициjу и робустне математичке моделе. Међутим, као што се из претходног пасуса може видети, чекаjу jе jош многа искушења. Чак и ако се докаже да сексуална репродукциjа поспешуjе прилагодљивост, коjа jе сама, на дуге стазе, еволутивно корисна, то опет ниjе довољно да се докаже да jе до еволуциjе секса дошло због прилагодљивости.
Концептуални проблеми на страну – генетска прилагодљивост ће се такмичити са другим теориjама еволуциjе сексуалне репродукциjе, многе од коjих и саме могу бити добро поткрепљене, понекад (чак) и робустним резултатима.
Судећи по изазовима коjи су пред њом, еволуциjа сексуалне репродукциjе ће остати горуће питање у биологиjи jош дуго времена. Данас jе немогуће предвидети да ли ће генетска прилагодљивост за десет, двадесет или педесет година ући у биолошке уџбенике као нашироко прихваћена теориjа или историjски куриозитет. Остаjе нам да пратимо развоj догађаjа или, jош боље, да се укључимо.