Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Эта диаграмма показывает, как половое размножение (вверху) может создавать новые генотипы быстрее, чем бесполое размножение (внизу). Преимущественные аллели A и B встречаются случайным образом. При половом размножении эти два аллеля быстро комбинируются. Но при бесполом размножении эти два аллеля должны возникать независимо через клональное вмешательство .

« Ренегат » гипотеза (или Fisher-Muller модель [1] ) попытка объяснить , почему половое размножение может иметь преимущества по сравнению с бесполым размножением. Размножение - это процесс, посредством которого организмы дают потомство. Бесполое размножение [2] вовлекает одного родителя и приводит к потомству, которое генетически идентично друг другу и родителю. В отличие от бесполого размножения, половое размножение предполагает участие двух родителей. Оба родителя производят гаметы посредством мейоза - особого типа деления клеток, при котором количество хромосом уменьшается вдвое. [3]На ранней стадии мейоза, прежде чем хромосомы разделятся в двух дочерних клетках, хромосомы подвергаются генетической рекомбинации . Это позволяет им обмениваться частью своей генетической информации . [4] Следовательно, гаметы одного организма генетически отличаются друг от друга. Процесс, в котором две гаметы от двух родителей объединяются, называется оплодотворением . Половина генетической информации от обоих родителей объединяется. В результате получается потомство, которое генетически отличается друг от друга и от родителей. Короче говоря, половое размножение допускает непрерывную перестройку генов. Следовательно, потомство популяции репродуктивных особей будет иметь более разнообразный выборфенотипы . Благодаря более быстрому достижению благоприятных генетических комбинаций популяции, воспроизводящиеся половым путем, быстрее развиваются в ответ на изменения окружающей среды . Согласно гипотезе наместника Брея, секс приносит пользу населению в целом, но не отдельным лицам в нем, что делает его случаем группового отбора . [5] [6]

Недостаток полового размножения [ править ]

Половое размножение часто требует больших усилий. Иногда поиск партнера может оказаться дорогостоящим, рискованным и трудоемким процессом. Ухаживание, совокупление и уход за новорожденным потомством также могут отнимать много времени и энергии. С этой точки зрения бесполое размножение может показаться намного проще и эффективнее. Но еще одна важная вещь, которую следует учитывать, - это то, что люди с самой высокой физической подготовкой с большей вероятностью найдут себе пару и воспроизведут потомство. Следовательно, шансы на потомство с более высокой физической подготовкой увеличиваются. Гипотеза наместника Брея предполагает, что половое размножение более выгодно, чем бесполое размножение, несмотря на затраты времени и усилий.

Происхождение имени «Наместник Брея» [ править ]

Гипотеза названа в честь наместника Брея , полу-беллетризованного священнослужителя, который сохранил свою церковную должность, быстро приспособившись к преобладающим религиозным ветрам в Англии, переключаясь между различными протестантскими и католическими обрядами по мере смены правящей иерархии. [7] Описанной фигурой был Саймон Алейн между 1540 и 1588 годами. В главной работе Томаса Фуллера (ум. 1661), « Достойные Англии» , этого человека описывается: [8]

Жизнерадостный викарий [ Брея ], живший при короле Генрихе VIII, короле Эдуарде VI, королеве Марии и королеве Елизавете, был сначала папистом , затем протестантом, затем папистом, затем снова протестантом. Он видел, как сгорели мученики (в двух милях от Виндзора), и нашел этот огонь слишком горячим для его нежного нрава. Этот викарий, подвергшийся нападению со стороны одного за то, что он перебежчик и непостоянный подменыш, сказал: «Нет, потому что я всегда придерживался своего принципа: жить и умереть наместником Брея». [9] - Достойны Англии , опубликовано в 1662 г.

Происхождение гипотезы [ править ]

Гипотеза была впервые высказана в 1889 году Августом Вейсманом [10], а затем Гюнтером (1906). [11] Впоследствии гипотеза была сформулирована в терминах популяционной генетики Фишером (1930) [12] и Мюллером (1932) [13] и с большим математическим формализмом Мюллером (1958, 1964) [14] [15] и Ворона и Кимура (1965). [16] Сомнения в справедливости гипотезы наместника Брея вызвали появление альтернативных гипотез, таких как:

  • Шафер (Williams, 1966; Emlen, 1973; Treisman, 1976): Гипотеза лучшего человека предполагает, что в среднем потомство, произведенное половым путем, может иметь несколько более низкую приспособленность, чем потомство, произведенное бесполым путем, но гораздо большее разнообразие видов. потомство, произведенное половым путем, подразумевает, что среди них будет несколько особей необычайно высокой физической формы. Если у этих особей есть высокие шансы на выживание и размножение, их потомство также может иметь хорошую физическую форму. Если учесть, что это происходит в течение нескольких поколений, доля людей с высокой физической подготовкой может увеличиваться так быстро, что этого будет более чем достаточно, чтобы компенсировать затраты на секс.
  • Запутанный берег (Ghiselin, 1974; Burt and Bell, 1987; Ridley, 1993): Гипотеза Запутанного банка предполагает, что половое размножение выгодно, когда существует интенсивная конкуренция за пространство, еду и ресурсы. В нем утверждается, что генетически разнородное потомство от особей, размножающихся половым путем, может извлекать больше пищи из окружающей среды, чем генетически идентичные потомки от особей, размножающихся бесполым путем.
  • Красная королева (Ван Вален, 1973; Гамильтон, 1975; Левин, 1975; Чарльзуорт, 1976; Глезенер, Тилман, 1978; Глезенер, 1979; Белл, 1982; Белл и Мейнард Смит, 1987; Ридли, 1993; Петерс и Лайвли, 1999). , 2007; Otto and Nuismer, 2004; Kouyos et al., 2007; Salathé et al., 2008): Гипотеза Красной Королевы предполагает, что организмы должны постоянно адаптироваться и развиваться, чтобы выжить. Если вид не адаптируется к эволюционирующим естественным врагам и меняющейся окружающей среде, он вымрет . Эта гипотеза также предполагает, что половое размножение полезно. Но в отличие от гипотезы наместника Брея, гипотеза Красной Королевы утверждает, что половое размножение приносит пользу не только населению в целом, но и непосредственно отдельным генам. [7]

Математические модели использовались, чтобы попытаться доказать или опровергнуть эти гипотезы. Однако для математической модели необходимо делать предположения. Предположения относительно размера популяции, процесса размножения, окружающей среды, естественных врагов и так далее. Вот почему всегда будут популяции, для которых модель не применима. Некоторые модели лучше объясняют «среднюю» популяцию, в то время как другие лучше объясняют меньшие группы или группы населения, которые живут в более экстремальных условиях. Хороший способ решить, какая модель является лучшей, - это сравнить ожидаемый результат модели с данными естественных наблюдений. [17]

Люди, критикующие гипотезу наместника Брея (и все другие гипотезы, предполагающие, что половое размножение имеет преимущество перед бесполым), говорят, что половое размножение может быть полезным в некоторых ситуациях, но не всегда, поэтому оба способа размножения все еще существуют. Если половое размножение или бесполое размножение было бы намного более выгодным, эволюция должна привести к исчезновению одного из двух способов размножения и сохранению другого.

Заметки [ править ]

  1. ^ Мартин, Пер (2015). «Репродуктивная биология: партеногенез: механизмы, эволюция и его значение для роли мраморных раков как модельного организма и потенциального захватчика». В Каваи, Тадаши; Фолкс, дзен; Шольц, Герхард (ред.). Пресноводные раки: глобальный обзор . Бока-Ратон: CRC Press. п. 70. ISBN 9781466586406. Проверено 26 июля 2016 . Гипотеза наместника Брея, также называемая моделью Фишера-Мюллера в честь ее разработчиков (Fisher 1930, Muller 1932) [...].
  2. ^ Engelstädter Ян (1 июня 2017). «Бесполое, но не клональное: эволюционные процессы в вегетативных популяциях» . ГЕНЕТИКА . Проверено 21 августа 2018 года .
  3. ^ Фриман, Скотт (2011). Биологические науки (6-е изд.) . Хобокен, Нью-Йорк: Пирсон. п. 210.
  4. ^ Альбертс, Брюс (2002). Молекулярная биология клетки, четвертое издание . Нью-Йорк: Наука о гирляндах. ISBN 978-0-8153-3218-3.
  5. ^ Уилсон, Дэвид Слоан и Скотт К. Глисон. Большая книга о сексе (1982) Общество изучения эволюции
  6. ^ Танненбаум, Эммануэль и Хосе Ф. Фонтанари. «Квазивидовый подход к эволюции половой репликации у одноклеточных организмов», Теория в биологических науках , Springer: Berlin / Heidelberg, ISSN 1431-7613 , Issue Volume 127, Number 1, March 2008. 
  7. ^ а б Ридли, Мэтт . Красная Королева: Секс и эволюция человеческой природы (1993), Penguin Books ISBN 0-06-055657-9 
  8. ↑ Bray, St Michael . Топографический словарь Англии. Эд. Сэмюэл Льюис (издатель) . Лондон 1848. 350–353. Британская история в Интернете. Проверено 3 января 2015 года.
  9. ^ Сайт истории Bray Thames. Проверено 3 января 2015.
  10. Перейти ↑ Libertini, Giacinto (2011). «WebmedCentral Zoology (2011) 2 (3): WMC001787: соответствие предсказаний имитационной модели эволюционного преимущества пола с данными наблюдений». Эволюционные интерпретации старения, феномена болезней и пола . Неаполь: Коперниканские издания. п. 205. ISBN 9788890648601. Проверено 26 июля 2016 . Впервые была высказана «классическая» гипотеза (также известная как гипотеза Фишера-Мюллера) о том, что половое размножение является эволюционным преимуществом, поскольку оно допускает непрерывную перестройку генов [...], которую Белл назвал «Наместником Брея» [Bell, 1982]. Вейсмана [Weismann, 1889] [...]. Впоследствии она была сформулирована в терминах популяционной генетики Фишером [Fisher, 1930] и Muller [Muller, 1932] [...].
  11. ^ Белл, Грэм (1982). Шедевр природы: эволюция и генетика сексуальности . Калифорния: Калифорнийский университет Press.
  12. ^ Фишер, Рональд Эйлмер (1930). Генетическая теория естественного отбора . Оксфорд: The Clarendon Press.
  13. ^ Мюллер, Герман Джозеф (1932). «Некоторые генетические аспекты пола». Американский натуралист . 66 (703): 118–138. DOI : 10.1086 / 280418 .
  14. ^ Мюллер, Герман Джозеф (1958). «Эволюция мутацией» . Бюллетень Американского математического общества . 64 (4): 137–160. DOI : 10.1090 / S0002-9904-1958-10191-3 .
  15. ^ Мюллер, Герман Джозеф (1964). «Отношение рекомбинации к мутационному продвижению». Мутационные исследования / Фундаментальные и молекулярные механизмы мутагенеза . 1 : 2–9. DOI : 10.1016 / 0027-5107 (64) 90047-8 . PMID 14195748 . 
  16. ^ JF Кроу и М. Кимура (1965). «Эволюция сексуальных и бесполых популяций». Американский натуралист . 99 (909): 439–450. DOI : 10.1086 / 282389 .
  17. ^ Либертини Г. (2011): Соответствие предсказаний имитационной модели эволюционного преимущества секса с данными наблюдений. WebmedCentral; ЗООЛОГИЯ; 2 (11): WMC002464.