Tajemnica rzadkości samców u małpek morskich
Tutaj widzimy szczęśliwą, typową rodzinę małpek morskich [angielska potoczna nazwa skorupiaka Artemia. przyp. tłum.] Proszę zauważyć czerwoną kokardę i wydatne wargi, które wskazują na samicę, oraz wysokie wzrost i postawę obronną samca. Zakładam, że strategicznie umieszczony ogon zasłania inne wskazówki jego tożsamości. Zbieżności między małpkami morskimi a rodziną ludzką (patrz poniżej) są niesamowite i z pewnością są tylko przypadkowe.
Z ewolucyjnego punktu widzenia ten sposób życia bez ojców ma wiele zalet. Powiedzmy, że w jednym akwarium masz parę krewetek – samca i samicę, a w drugim dwie aseksualne samice. Pozwól im rozmnażać się przez pewien czas. Pary płciowe na ogół dają z grubsza tyle samo synów i córek. A więc tylko połowa populacji płciowej może produkować jajeczka, podczas gdy każdy osobnik w populacji bezpłciowej to potrafi. W krótkim czasie populacja bezpłciowa będzie znacznie większa niż płciowa. W naturze takie rozmnażanie się powinno oznaczać, że geny na rozmnażanie się bez samców powinny szybko zdominować populację. Innymi słowy: precz a seksem.
Zdarzyło się to jednak tylko w jednym na każde dziesięć tysięcy gatunków zwierząt. Płeć musi dawać olbrzymią korzyść, która przezwycięża jej ujemne strony – co nieżyjący już biolog, John Maynard Smith nazwał dwukrotnym kosztem rozmnażania płciowego.
Naukowcy poświęcili tej sprawie dużo myśli i przedstawili kilka możliwych odpowiedzi, które w ostatnich latach sprawdzali. Może rozmnażanie płciowe pozwala na szybszą ewolucję adaptacji, ponieważ matki i ojcowie mogą zestawiać geny w nowe kombinacje. Szczególnie ważna może być obrona przed wiecznie ewoluującymi pasożytami. Mogą istnieć różne wyjaśnienia dla różnych przypadków. Bardzo często, kiedy pojawia się linia aseksualna, zyskuje ona dodatkowe zestawy chromosomów. To jest bardzo dużo dodatkowego DNA, który trzeba zbudować przy podziale komórki – co wymaga wiele fosforu i innych składników. Być może koszt jest zbyt wielki, by zrównoważyć korzyść braku ojców.
A może rzadkość zwierząt aseksualnych jest wynikiem ewolucji rozgrywającej się nie w krótkotrwałych zawodach, ale przez olbrzymie przestrzenie czasu. Populacja zwierząt rozmnażających się płciowo może być mniej skłonna do wymarcia, ponieważ może zaadaptować się do większej liczby nisz.
Dla lepszego zrozumienia ewolucji płci wielu biologów przygląda się obecnie wyjątkom od tej reguły. Jeśli korzyści rozmnażania płciowego przeważają jego koszty dla 9999 gatunków z każdych 10 tysięcy, to dlaczego w pozostałym jednym gatunku jest odwrotnie? Jedna linia rodowa mikroskopijnych zwierząt o nazwie wrotki jest bezpłciowa od 80 milionów lat. Naukowcy z Cornell postawili tezę, że pozostają one aseksualne, ponieważ znalazły sposób na opieranie się pasożytom, który jest równie dobry jak seks – przez wysychanie i pozwalanie, by wiatr odwiał je od ich patogenów.
Są jednak inne zagadki w ewolucji płci. A jedna z nich dotyczy małpek morskich – słonaczków. W artykule w “Journal of Evolutionary Biology”, Marta Maccari z University of Hull i jej koledzy opisują olbrzymie badanie słonaczków z całej Europy i Azji. Hodowali cysty z dziesiątków populacji i badali potomstwo przez dwa pokolenia. Samice w tych populacjach mogą rozmnażać się samodzielnie. Niemniej w większości populacji, które badali, odkryli po kilka samców.
Samce występowały niesłychanie rzadko – w wielu wypadkach około jeden na tysiąc i w niewielu, jeden na sto. Niemniej były zdrowe i płodne. Samce nie mogły kojarzyć się z samicami z własnych populacji, ale chętnie uprawiały seks z innymi gatunkami. Co więcej, ich hybrydowe potomstwo także było zdrowe i płodne.
Jeśli aseksualne gatunki zwierząt są rzadkie, gatunki z aseksualnymi samicami i niewieloma samcami są jeszcze rzadsze. Znaleziono tylko kilka innych przykładów, jak pewne populacje ślimaków w Nowej Zelandii. Maccari i jej koledzy nie sądzą, że istnieje jasna odpowiedź na pytanie, dlaczego te rzadko występujące samce istnieją. Jest jednak kilka prawdopodobnych możliwości.
Może jest to po prostu czysty przypadek. Jest na przykład możliwe, że podczas rozwoju jajeczek kilka z nich przypadkowo traci chromosom, co zmienia ich płeć. Innymi słowy, synowie są wadami okołoporodowymi.
Jest także możliwe, że niektóre aseksualne słonaczki mają mutację, która czasami prowadzi do samców i przekazują ten zmutowany gen potomstwu. W badaniu ślimaków z Nowej Zelandii w zeszłym roku Maurine Neiman z University of Iowa i jej koledzy odkryli, co ich zaskoczyło, że posiadanie kilku synów, którzy nie mogą kojarzyć się z samicami z własnego gatunku, nie stawia aseksualnych zwierząt w poważnie niekorzystnej sytuacji.
Z drugiej strony, być może, rzadko występujące samce są skutkiem ubocznym biologii słonaczków. Jednym sposobem rozmnażania się dla samic jest połączenie dwóch jajeczek, co daje pełen zestaw chromosomów. Ten proces może dać wiele różnych kombinacji DNA krewetki i to zróżnicowanie może pomóc im w adaptacji do zmieniającego się środowiska. Czasami jednak te kombinacje mogą tworzyć płodnych synów.
Najciekawszą możliwością, jaką przedstawiają Maccari z kolegami, jest to, że te rzadko występujące samce są sposobem na szerzenie genów na aseksualność. Mogą one wprowadzać geny na rozmnażanie bezpłciowe do nowych gatunków, powodując, że zamieniają się w populację bez samców. Innymi słowy, u słonaczków ojcowie mogą być sposobem na pozbywanie się ojców. Nie mam pojęcia, jak to namalować na pudełku z małpkami morskimi, ale chciałby zobaczyć, jak ktoś próbuje.
The Mystery of The Rare Male Sea Monkey
The Loom, 12 lipca 2013
Tłumaczenie: Małgorzata Koraszewska
Wielokrotnie nagradzany amerykański dziennikarz naukowy publikujący często na łamach „New York Times” „National Geographic” i innych pism. Autor 13 książek, w tym „Parasite Rex” oraz „The Tanglend Bank: An introduction to Evolution”. Prowadzi blog The Loom publikowany przy „National Geographic”.