Новое исследование объясняет разнообразие жизни и парадокс полового размножения

Существуют огромные различия в количестве видов среди основных ветвей древа жизни. Некоторые группы организмов насчитывают множество видов, в то время как другие — лишь несколько. Например, животные, растения и грибы имеют более 100 000 известных видов каждый, но большинство других групп — такие как многие водоросли и бактерии — насчитывают 10 000 или меньше.

Новое исследование, опубликованное в Proceedings of the Royal Society B, проверило, могут ли половое размножение и многоклеточность помочь объяснить эту загадочную закономерность.

Учёные оценили темпы видообразования в 17 основных группах, охватывающих все живые организмы, включая бактерии, протистов, грибы, растения и животных. Сложность заключалась в оценке того, сколько видов в каждой группе являются многоклеточными, а сколько одноклеточными, и сколько размножаются половым, а сколько бесполым путём. За пять лет было проанализировано более 1100 научных статей и охарактеризованы способы размножения и клеточная организация более 1,5 миллионов видов.

Исследователи обнаружили, что и многоклеточность, и половое размножение помогают объяснить быстрое видообразование у животных, растений и грибов. Именно это объясняет, почему сейчас эти три группы включают более 90% известных видов Земли.

Также было установлено, что быстрое видообразование у половых видов может помочь объяснить «парадокс полового размножения» — почему так много видов размножаются половым путём, несмотря на его недостатки (например, меньшую эффективность и необходимость наличия двух особей).

Прямой ответ на этот парадокс заключается в том, что половые виды на самом деле размножаются и видообразуются быстрее, чем бесполые. Это ранее не было показано для всего разнообразия жизни.

Другое объяснение большого числа половых видов заключается в том, что половое размножение и многоклеточность тесно связаны на древе жизни, и именно многоклеточность способствует большому числу половых видов.

«Многоклеточность на самом деле важнее полового размножения. Наш статистический анализ показал, что она, вероятно, как минимум в два раза важнее для объяснения этих закономерностей разнообразия», — отметил соавтор работы.

Предполагается, что это связано с разнообразием типов клеток в многоклеточном организме, что создаёт основу для большего морфологического и функционального разнообразия.

Исследователи также проверили, как их выводы могут измениться, если большинство живых видов на Земле — это неизвестные науке виды бактерий. Поскольку бактерии гораздо древнее, они не размножились так быстро, даже если их существуют миллиарды видов. Следовательно, многоклеточность и половое размножение по-прежнему объясняют быстрое видообразование животных, растений и грибов.

Будущие исследования необходимы, чтобы понять механизмы, с помощью которых многоклеточность и половое размножение стимулируют биоразнообразие, а также почему некоторые многоклеточные и половые группы (например, красные водоросли) не размножаются так быстро.