Секс как управление стрессом у микробов
Почему секс так популярен? Этот вопрос озадачивал эволюционных биологов со времен Дарвина. В недавней статье в Genome Biology and Evolution авторы предполагают, что молекулярные механизмы, лежащие в основе полового размножения и реакции на стресс, могут быть связаны теснее, чем считалось ранее, что дает новое объяснение широкой распространенности секса в природе.
Секс имеет эволюционные недостатки: например, половые особи производят вдвое меньше потомства, чем бесполые. Несмотря на это, около 99% эукариот размножаются половым путем хотя бы иногда. Одна из популярных гипотез объясняет это тем, что секс создает генетическое разнообразие, повышающее выживаемость в меняющихся условиях.
Одноклеточная инфузория Paramecium tetraurelia — уникальная модель для проверки этой гипотезы. Она может размножаться как бесполым путем (делением), так и половым — в форме самооплодотворения, которое не создает генетического разнообразия, производя генетически идентичных родителю потомков. Это позволяет изучать другие потенциальные преимущества секса.
Исследователи наблюдали за культурами парамеций в течение восьми дней после самооплодотворения. Ежедневно часть клеток подвергали тепловому шоку. Оказалось, что клетки, только что прошедшие самооплодотворение (день 0) или готовящиеся к нему (день 6), выживали после теплового шока чаще, чем клетки в фазе активного бесполого размножения.
Это преимущество в выживаемости может объяснять, почему парамеции занимаются сексом, даже не генерируя новое разнообразие. Результат указывает на недооцененную пользу секса: повышенную устойчивость к стрессу.
Авторы отмечают, что многие белки теплового шока, известные своей защитной ролью при стрессе, также участвуют в процессах, связанных с репродуктивным развитием и половым размножением. Возможно, повышенная экспрессия таких белков во время полового процесса обеспечивает дополнительную защиту от стрессоров.
Хотя некоторые аспекты биологии Paramecium уникальны, многие белки, участвующие в размножении и реакции на стресс, являются древними и высококонсервативными у эукариот. Следовательно, связь между сексом и стрессом может быть широко распространена.
Результаты исследования приводят к новым гипотезам:
- Тесная связь между реакцией на стресс и половым размножением могла способствовать сохранению секса в природе.
- Эти два пути, часто рассматриваемые как независимые, могут иметь общее эволюционное происхождение.
Для проверки этих идей потребуются дополнительные исследования на других организмах, но модель Paramecium может дать новые важные insights в этой области.