Половое размножение у эукариот встречается гораздо чаще, чем считалось

Биологи долгое время считали половое размножение неотъемлемым признаком многоклеточной жизни, в то время как микробные эукариоты рассматривались как факультативно-половые или чисто клональные. С этой точки зрения клональность у эукариот кажется исключением. Однако группа исследователей из Европы и Канады, изучив этот вопрос, предположила, что такое различие может быть следствием некорректного сравнения одноклеточных и многоклеточных видов.

В статье, опубликованной в Proceedings of the National Academy of Sciences, отмечается, что пол у многоклеточных организмов — это просто клональное размножение клеток, физически связанных друг с другом. «Следовательно, — пишут исследователи, — с точки зрения клеточной линии, пол у многоклеточных организмов так же эпизодичен, как и у факультативно-половых одноклеточных эукариот». Авторы делают категоричный вывод: «Половое размножение является повсеместным, древним и неотъемлемым атрибутом эукариотической жизни».

В работе подчёркивается, что зоологи были бы шокированы отсутствием наблюдаемого полового процесса, в то время как микробиологи гораздо более восприимчивы к его отсутствию у протистов. Многие группы протистов, включая инфузорий и зелёные водоросли, размножаются половым путём, но для подавляющего большинства прямое наблюдение этих процессов отсутствует. Существуют целые линии протистов, для которых нет доказательств половых процессов. Авторы проанализировали научную литературу в поисках отдельных «признаков пола» в эукариотических линиях, включая физическое наблюдение слияния клеток или ядер, генетические свидетельства мейоза или рекомбинации, либо изменения уровня плоидности в течение жизненного цикла.

Среди изученных групп у якобид, глаукофитов и малаваимонад — предположительно бесполых эукариот — были обнаружены гены, участвующие в слиянии гамет и/или слиянии ядер. Авторы предполагают, что половое размножение у одноклеточных эукариот, вероятно, встречается гораздо чаще, чем считается в настоящее время, а отсутствие доказательств полового размножения связано со сложностью микробиологических наблюдений. В качестве примера они указывают на известный случай с водорослью, у которой были две морфологически разные стадии жизненного цикла, ошибочно считавшиеся двумя отдельными видами. То, чего мы не знаем о жизненных формах протистов, всё ещё значительно перевешивает то, что мы обнаружили. «...У нас по-прежнему есть тенденция недооценивать, насколько широко распространены половые процессы в разных группах эукариот», — пишут авторы.

Кроме того, секвенирование геномов теперь подтверждает фундаментально половую природу эукариот. Авторы приводят многочисленные примеры предположительно бесполых эукариот, у которых были обнаружены генетические признаки, связанные с половым размножением. Giardia intestinalis считалась бесполой, пока геномный анализ не выявил аллельные различия, указывающие на половой процесс. «Список видов эукариот, у которых отсутствуют убедительные прямые доказательства мейотического полового размножения, но которые кажутся половыми, о чём свидетельствует наличие этих связанных с мейозом генов, становится всё длиннее и длиннее», — пишут авторы.

Половое размножение имеет многочисленные адаптивные преимущества: оно создаёт генетическую изменчивость, восстанавливает разрывы ДНК и предотвращает накопление неблагоприятных мутаций. Оно также связано с выживанием вида в неблагоприятные периоды. Из-за этих преимуществ авторы предполагают, что даже бесполые виды в подавляющем большинстве сохраняют возможность мейотического полового размножения, несмотря на некоторые его недостатки для протистов.

В статье также высказываются предположения о возможности того, что эволюция мейотического полового размножения была защитной реакцией на повреждающее ДНК действие активных форм кислорода, и рассматривается возможное влияние эндосимбиотических организмов, таких как хлоропласты и митохондрии, на эволюцию пола.