Το αίνιγμα του σεξ: Η σεξουαλική αναπαραγωγή «διευκολύνει την εξάπλωση ωφέλιμων γονιδίων»

Σάντα Μπάρμπαρα, Καλιφόρνια: Γιατί οι περισσότεροι ανώτεροι οργανισμοί αναπαράγονται μέσω της συνέρευσης δύο φύλων; Τα αποτελέσματα έρευνας που δημοσιεύονται την Παρασκευή στο Science διαλευκάνουν -εν μέρει- το μυστήριο: η σεξουαλική αναπαραγωγή φαίνεται ότι επιταχύνει την επικράτηση ωφέλιμων μεταλλάξεων στον πληθυσμό.

Οι ερευνητές του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια στη Σάντα Μπάρμπαρα εφάρμοσαν μεθόδους γενετικής μηχανικής στη μύγα των φρούτων Drosophila, ώστε να δημιουργήσουν 17 πληθυσμούς που αναπαράγονται ασεξουαλικά. Οι πληθυσμοί αυτοί συγκρίθηκαν επί ενάμισι έτος με ισάριθμους πληθυσμούς της φυσιολογικής μύγας, η οποία αναπαράγεται με διασταύρωση.

Οι γενετιστές διαπίστωσαν ότι ένα ωφέλιμο γονίδιο που εισήγαγαν και στις δύο ομάδες εξαπλώθηκε πιο γρήγορα στους πληθυσμούς της φυσιολογικής μύγας από ό,τι στους ασεξουαλικούς πληθυσμούς.

«Αυτό σημαίνει ότι από εξελικτική σκοπιά οι σεξουαλικά αναπαραγόμενοι πληθυσμοί είναι οι νικητές, κατά μέσο όρο» δηλώνει στο EurekAlert.org ο επικεφαλής της ερευνητικής ομάδας Δρ Γουίλιαμ Ράις.

Το αίνιγμα του σεξ

Ο λόγος για τον οποίο οι περισσότεροι οργανισμοί αναπαράγονται φυλετικά ήταν μυστήριο για τους επιστήμονες, καθώς η ασεξουαλική αναπαραγωγή παρουσιάζει αρκετά εξελικτικά πλεονεκτήματα.

Το κυριότερο έχει σχέση με την ταχύτερη αύξηση του πληθυσμού: στους οργανισμούς που αναπαράγονται αφυλετικά, όλα τα άτομα αφήνουν απογόνους. Αντίθετα, σε αυτούς που διαχωρίζονται σε δύο φύλα, απογόνους δίνουν μόνο τα θηλυκά. «Υπάρχει ένα υψηλό κόστος όσον αφορά στην παραγωγή αρσενικών» υποστηρίζει ο Ράις.

Ένα άλλο πλεονέκτημα είναι ότι τα άτομα που αναπαράγονται ασεξουαλικά μεταβιβάζουν στους απογόνους τους το σύνολο των γονιδίων που διαθέτουν, αφού στην ουσία είναι κλώνοι. «Πρόκειται για κόστος που σχετίζεται με τη δόση» εξηγεί ο Ράις. «Ο γιος μου έχει μόνο τα μισά από τα γονίδιά μου· τα υπόλοιπα μισά προέρχονται από τη μητέρα του. Ωστόσο, αν ήμουν ασεξουαλικό θηλυκό, οι απόγονοί μου θα διέθεταν το σύνολο του γονιδιώματός μου. Θα μεταβίβαζα διπλάσια γονίδια στην επόμενη γενιά. Με την ασεξουαλική αναπαραγωγή αφήνεις δύο φορές περισσότερους απογόνους και δύο φορές περισσότερα γονίδια στον πληθυσμό».

«Έλα, μύγα, και άφησε πίσω τα μπαγκάζια»

Τότε ποιος είναι ο λόγος που οι περισσότεροι ανώτεροι οργανισμοί έχουν «προτιμήσει» τη φυλετική αναπαραγωγή; Η έρευνα της ομάδας του Δρ Ράις προσφέρει τις εξής ενδείξεις:

Στους αφυλετικά αναπαραγόμενους οργανισμούς, οι ωφέλιμες και οι επιβλαβείς μεταλλάξεις μεταβιβάζονται μαζί στους απογόνους. Έτσι, οι ωφέλιμες μεταλλάξεις είναι «δέσμιες» των επιβλαβών και δεν μπορούν εύκολα να εξαπλωθούν στον πληθυσμό, αφού μεταβιβάζονται ως «πακέτο» με χαρακτηριστικά που μειώνουν την προσαρμογή του ατόμου στο περιβάλλον του.

«Το σεξ προωθεί την προσαρμογή επιτρέποντας σε ωφέλιμες μεταλλάξεις να εξαπλωθούν, χωρίς να περιορίζονται από τα ‘μπαγκάζια’ επιβλαβών μεταλλάξεων στα γονίδια» εξηγεί ο Δρ Ρίτσαρντ Λένσκι του Πολιτειακού Πανεπιστημίου του Μίσιγκαν. «Έλα, μύγα, και άφησε πίσω τα μπαγκάζια» τιτλοφορείται το εντιτόριαλ που έγραψε για το Science.

Στους φυσικούς πληθυσμούς της Drosophila, η ωφέλιμη μετάλλαξη -η οποία αφορούσε στην όραση- σταθεροποιήθηκε στον πληθυσμό, δηλαδή η συχνότητά της έφτασε στο 100%, σε διάστημα μόλις δέκα γενεών. Στους αφυλετικούς πληθυσμούς, αντίθετα, αυτό δεν συνέβη.

Μια άλλη υπόθεση που είχε διατυπωθεί, και τώρα φαίνεται να επιβεβαιώνεται από την έρευνα του Δρ Ράις, είναι ότι ο ανασυνδυασμός των γονιδίων κατά τη διασταύρωση (η ανάμειξη των γονιδίων των γονέων) για τη δημιουργία του απογόνου αυξάνει την ποικιλότητα στον πληθυσμό -όλα τα άτομα διαφέρουν μεταξύ τους. Και όσο αυξάνεται η ποικιλότητα, τόσο μεγαλύτερο είναι το «υπόστρωμα» στο οποίο δρα η φυσική επιλογή, για τη διαιώνιση ατόμων που είναι καλύτερα προσαρμοσμένα στο περιβάλλον τους σε σχέση με άλλα. Φαίνεται, δηλαδή, ότι η σεξουαλική αναπαραγωγή αυξάνει την αποτελεσματικότητα της φυσικής επιλογής.

«Γνωρίζαμε ότι υπήρχαν πλεονεκτήματα στη σεξουαλική ποικιλότητα, αλλά δεν ήταν ξεκάθαρο γιατί» αναφέρει ο Ράις. «Τώρα έχουμε ενδείξεις ότι ο ρυθμός της προοδευτικής εξέλιξης (η αύξηση της συχνότητας των ωφέλιμων γονιδίων) είναι υψηλότερος σε σεξουαλικούς πληθυσμούς. Αυτό το προσομοιώσαμε και διαπιστώσαμε ότι ο σεξουαλικός πληθυσμός αποκτά το ‘καλό’ γονίδιο ταχύτερα. Είναι η πρώτη φορά που αυτό καταδεικνύεται με συνέπεια» καταλήγει.

health.in.gr