Исследование подтверждает: половое размножение помогает избегать вредных мутаций

Исследование на различных видах энотеры (Oenothera) предоставило убедительные доказательства давней теории биологов: виды, размножающиеся половым, а не бесполым путем, со временем остаются более здоровыми, поскольку не накапливают вредные мутации.

  • Авторы: Джесси Холлистер (бывший постдок Университета Торонто, ныне доцент Университета Стоуни-Брук), его научные руководители профессор Марк Джонсон (UTM) и профессор Стивен Райт (U of T St. George).
  • Публикация: Журнал Molecular Biology and Evolution.

Парадокс полового размножения

С математической точки зрения бесполое размножение кажется более эффективным: потомство может производить каждая особь, и все гены родителя передаются потомку (в отличие от 50% от каждого родителя при половом размножении).

Ключевой фактор — накопление мутаций

Новые мутации естественным образом возникают в каждом поколении.

  • При половом размножении гены разделяются, перемешиваются и рекомбинируются, поэтому потомки не получают все родительские мутации.
  • При бесполом размножении (клонировании) весь существующий геном копируется целиком, и все накопленные мутации передаются из поколения в поколение.

Этот процесс накопления вредных мутаций у бесполых видов известен как "Ратчет Мёллера". Он снижает среднюю приспособленность вида, его конкурентоспособность и повышает вероятность вымирания.

Модель исследования: энотера

Род энотеры идеально подошел для изучения, так как около 30% видов в нем независимо перешли к бесполому размножению в разное эволюционное время. Ученые сравнили 30 пар видов (половой vs. бесполый), используя данные проекта "1000 растительных транскриптомов" и секвенирование от BGI-Шэньчжэнь.

Результат

Исследование подтвердило теоретические предсказания: у бесполых видов наблюдается накопление вредных мутаций, и этот эффект усиливается с течением эволюционного времени.

"Это первое убедительное генетическое подтверждение теории, что значительная цена бесполого размножения — это накопление вредных мутаций. Это исследование помогло разгадать часть загадки, почему половое размножение так распространено: оно полезно для здоровья, по крайней мере, если вы растение", — говорит профессор Марк Джонсон.