A szex felgyorsítja az evolúciót!

Egy tudóscsoport mutáns élesztőtörzset állított elő, amely – a normális élesztőtől eltérően – képtelen volt olyan ivaros spórákat létrehozni, amelyek lehetővé teszik az élesztő szexuális szaporodását. Amikor ezt a mutáns törzset stresszmentes körülmények közt vizsgálták, a kutatók nem tapasztaltak lényeges eltérést a normális élesztőhöz képest. Szélsőségesebb környezetben azonban a normális élesztő gyorsabban nőtt, mint az aszexuális mutáns.

„Ez egyértelműen azt mutatja, hogy a szex gyorsabb evolúciót tesz lehetővé” – állítja Matthew Goddard, a új-zélandi aucklandi egyetem Biológiai Tudományok tanszékének munkatársa. Goddard vezette a tanulmányt, amelynek eredményéről az e heti Nature folyóiratban számolnak be.

Evolúciós funkció

A 19. századig visszanyúlóan a tudósok azt állították, hogy az ivaros szaporodás hatékonyabbá teszi a természetes szelekciót, mivel megnöveli a genetikai variációt. Azóta azonban az evolúcióbiológusok azon fáradoznak, hogy egyszerű és általános magyarázatot találjanak arra, miért is jön kapóra a szex, amikor a legrátermettebb fennmaradásról van szó.

„Szexszel kapcsolatos kísérleteket nagyon nehéz kivitelezni” – mondja Goddard. – „Egy kísérletben a vizsgált dolgot kivéve minden mást változatlanul kell hagyni. Ez azt jelenti, hogy nem használhatók magasabb rendű élőlények, mivel ők csak ivarosan tudnak szaporodni, így nem szolgáltathatnak ivartalan kontrollt.”

Goddard és kollégái ezért egy egysejtű élőlényt, az élesztőt szemelték ki elméletük tesztelésére, vagyis hogy a szex lehetővé teszi az ivaros populációnak az ivartalanénál gyorsabb alkalmazkodását az új feltételekhez. Először azonban mutáns élesztőtörzset kellett létrehozniuk. Erre azért volt szükség, mert elegendő tápanyag jelenlétekor a normális élesztő ivartalanul szaporodik.

A tápanyaghiány viszont serkenti az élesztő spóraképzését. A spórák meiózissal – a kromoszómák számát megfelező osztódással – képződnek, azaz ivaros folyamattal. „Ez a kísérlet először oldotta meg ezt a problémát azzal, hogy olyan mutáns élesztőt hozott létre, amely éhezéskor spórát termelt, mégis ivartalan maradt” – mondta Goddard. „Így mind az ivaros, mind az ivartalan populációkat egyformán lehetett kezelni.”

Az eredmények azt sugallják, hogy az ivaros populáció evolúciója gyorsabb, mint az ivartalané, amikor új környezeti kihívással kerül szembe. Barátságtalanabb környezetben az ivaros törzs 94 százalékos növekedési rátát ért el, míg az ivartalan törzs csak 80 százalékosat.

„Ez az eredmény világosan és egyértelműen bizonyítja, hogy a szex gyorsabb adaptációt tesz lehetővé az új környezetekhez” – mondta Rolf Hoekstra, a holland Wageningen Egyetem genetikaprofesszora. Hoekstra nem vett részt az új tanulmányban, csak kísérő kommentárt írt a Nature-ben. „Régóta gondoltuk, hogy ez a helyzet, de most precíz kísérlettel is alátámasztották.” – fűzte hozzá Hoekstra.

Genetikai keveredés

Első pillantásra úgy tűnik, a szexnek több a hátránya van, mint az előnye. „Gondoljunk például a pártalálás problémájára, amely azoknál a fajoknál komoly probléma, ahol csekély a mobilitás vagy kicsi a populációsűrűség.” – említi Hoekstra. A tudósok azzal is érvelnek, hogy az ivaros szaporodás által létrehozott genetikai rekombináció azzal is jár, hogy a gének kedvező kombinációi, amelyek a szelekció révén fölhalmozódtak, állandóan ki vannak téve a szétszóródás kockázatának.

Az új tanulmány azonban azt sugallja, hogy a szexből származó genetikai keveredés nagyobb esélyt ad arra, hogy hasznos gének készlete gyűljön össze. A tanulmány azonban képtelen megválaszolni néhány kérdést. Először is az élesztők közt nincs hím és nőstény. Így nem érvényes rájuk a szex ún. kétszeres költségének problémája.

A kétszeres költséget Hoekstra a következőképpen magyarázza: „Ha a hímek nem vesznek részt jelentős mértékben az utódok fölnevelésében, az ivaros nőstények reproduktív kapacitásuk felét elvesztegetik a hím utódaikra, és a versenyben alul kellene maradniuk az aszexuális nőstényekkel szemben, amelyek kizárólag nőstény utódokat hoznak létre, és így kétszer akkora lenne a szaporodási rátájuk.”

Ezenkívül, noha a kísérlet azt mutatja, hogy ivaros esetben gyorsabb az adaptáció, mint ivartalanban, az eredmények nem fedik fel, miért gyorsabb. „Még mindig messze vagyunk attól, hogy határozott választ adjunk arra, miért olyan gyakori az ivaros szaporodás” – mondja Hoekstra.