Половое размножение даёт эволюционное преимущество в борьбе с болезнями

Биолог из Мичиганского технологического университета Эрика Херш-Грин нашла одно из преимуществ полового размножения: оно усиливает способность организма к адаптации, в частности, может приводить к лучшей устойчивости к болезням.

Идея была проверена на 32 видах энотеры (ослинника). Эти дикорастущие цветы необычны тем, что ряд видов размножается бесполым путём, по сути, клонируя себя. Это позволило сравнить 16 видов, размножающихся половым путём, с равным числом бесполых видов.

  • Ключевой вывод: «Мы обнаружили, что половые растения обладают повышенной способностью к адаптивной, позитивной эволюции», — заявила Херш-Грин.

Учёные полагают, что половое размножение даёт два больших преимущества:

  1. Оно быстрее удаляет вредные мутации из генофонда.
  2. Перетасовывая генетический материал родителей каждое поколение, оно увеличивает вероятность возникновения новых генетических комбинаций, которые помогают организмам адаптироваться к среде.

Экспериментальное подтверждение

Для поиска доказательств полезных генетических рекомбинаций команда секвенировала ген хитиназы A у всех 32 видов. Этот ген есть у всех растений; он кодирует фермент хитиназу и помогает распознавать и бороться с болезнями, например, мучнистой росой.

Сравнив последовательности генов с помощью математических моделей, исследователи обнаружили:

  • Гены хитиназы A у половых видов энотеры отличались в четырёх позициях от предкового гена.
  • Гены у бесполых видов не изменились.
  • Гены у половых растений имели более высокий уровень экспрессии, то есть производили больше фермента хитиназы для борьбы с болезнями.

Дополнительное исследование 12 генотипов одного бесполого вида энотеры показало: те растения, которые сильнее всего пострадали от мучнистой росы, были менее приспособленными и давали меньше плодов.

Значение работы

«Это согласуется с теорией о том, что половое размножение даёт организмам эволюционное преимущество, — сказала Херш-Грин. — До сих пор не было эмпирических доказательств, подтверждающих это преимущество новых генетических комбинаций».

Результаты опубликованы в статье «Adaptive Molecular Evolution of a Defence Gene in Sexual but not Functionally Asexual Evening Primroses» в онлайн-версии Journal of Evolutionary Biology от 15 мая.