우리는 남성과 여성의 두 생물학적 성별에 대해 생각하는 경향이 있습니다. 그러나 계란과 정자가 진화하기 전에 (성 세포가 크기와 형태가 발산되기 전에) 유기체는 성별로 분류 할 수 없었습니다. 오늘날 많은 곰팡이, 조류 및 원생 동물도 마찬가지입니다. 성별 대신,이 종은 짝짓기 유형을 가지고 있으며, 분자 수준에서는 다르지만 해부학 적으로는 그렇지 않은 성 세포가 있습니다. 그리고 이러한 짝짓기 유형이 반드시 쌍으로 나오는 것은 아닙니다.
소셜 아메바 dictyostelium discoideum 를 가져 가십시오 세 가지 :각 유형은 다른 두 가지 구성원과 짝을 이룰 수 있습니다. coprinellus ospeseminatus , 흰색으로 덮인 버섯에는 143 명이 있으며 각각 142 명 중 파트너를 찾을 수 있습니다. 털이 많은 팬 형 곰팡이 schizophyllum commune 23,000 개 이상의 짝짓기 유형을 자랑합니다 (더 복잡한 생식 전략은 모든 유형이 서로 짝을 이룰 수있는 것은 아닙니다).
그러나 대부분의 종은 여전히 두 가지 짝짓기 유형 만 가지고 있습니다. Bath University의 연구원 인 George Constable과 취리히 대학의 진화 생물 학자 인 Hanna Kokko는 그 이유를 알고 싶어했습니다. 지난 달 Nature Ecology &Evolution에 출판 된 논문에서 , 그들은 세 가지 기본 생태 학적 요소, 즉 돌연변이 속도 (새로운 유형을 소개하는), 인구 규모, 그리고 아마도 가장 놀랍게도 성별의 빈도를 기반으로 얼마나 많은 짝짓기 유형이 나타날 지 예측하는 모델을 개발했습니다. 그들의 연구는 이러한 종류의 유기체의 기본 생물학에 대한 통찰력을 제공 할뿐만 아니라 남성과 여성 성별이 궁극적으로 진화 한 방법에 대한 우리의 이해에 기여할 수 있습니다.
.많은 과학자들은 짝짓기 유형이 삶의 초기에 인구 나 종에 해로울 수있는 근친 교배와 같은 행동에 대한 장벽으로 진화했다고 생각합니다. 유기체가 양립 할 수없는 짝짓기 유형 (자체 짝짓기 유형 포함)과 성관계를 가지고 있다면, 노조는 일반적으로 자손을 생산하지 않습니다.
그 제한을 제외하고, 논리는 종은 가능한 많은 짝짓기 유형을 갖는 것이 도움이되어야한다는 것을 시사합니다. 두 가지 유형의 경우 인구의 절반만이 개인의 친구로 자격이 있습니다. 3 개로 3 분의 2로 올라갑니다. 돌연변이가 새로운 유형의 출현으로 이어지면 인구에서 드문 일치를 찾는 문제가 발생하지 않을 것입니다. 대신, 다른 사람들과 짝을 이루어 자손을 더 빨리 생산하고 그 숫자를 키울 수있을 것입니다.
Constable은“직관적 인 기대는 수천 개를 가질 때까지 더 큰 수의 짝짓기 유형에 대해 발생해야한다”고 말했다.
현재까지, 짝짓기 유형의 수가 엄청난 높이로 치솟지 않는 이유에 대한 가설은 안정성에 대한 고려 사항을 중심으로 진행됩니다. 두 가지 유형 만 유지하는 것이 더 나은 방법 일 수 있습니다. 더 간단하고 효율적인 페로몬 신호 네트워크를 허용하고, 부모에서 자손 세포로 소기관을 전달할 때 더 쉬운 분류 시스템이 가능합니다. 그러나이 이론들은 많은 예외를 설명하지 않습니다.
그런 다음 Constable에 무언가가 발생했습니다. "나는 우리 가이 종들이 항상 성관계를 가지고 있다고 가정하고 있다는 것을 깨달았다"고 그는 말했다. 그 가정은 성관계가없는 기간 동안 짝짓기 유형이 중립적 인 특성이되기 때문에 인구가 어떻게 진화하는지에 대한 그의 예측에 큰 차이를 만들었습니다. 기회 사건은 일부 유형의 지배력과 다른 많은 사람들의 사라짐을 지시합니다.
이 모델에 따르면, 성별에 상대적으로 더 많은 인구를 재생하는 많은 인구는 더 많은 수의 짝짓기 유형을 유지할 수 있지만 성관계는 적을 수 없습니다. Constable과 Kokko는 두 가지 짝짓기 유형만큼이나 희귀 한 성적 재생산이 얼마나 희귀 한 성적 재생산이어야하는지 궁금해했습니다. 결과적으로 매우 드물다 :수천 세대에 한 번만.
Constable은“처음에는 실망했습니다. "정말 낮아 보였습니다." 그러나 그와 Kokko는 자연의 사례로 바뀌었을 때 모델의 예측이 잘 유지된다는 것을 알았습니다. 뮌헨 대학교의 진화 생물 학자 인 바트 니우 웬 후이스 (Bart Nieuwenhuis)는“이것이 아름다움입니다. 두 가지 짝짓기 유형을 가진 아메바, 곰팡이 및 기타 유기체는 매우 적게 성관계를 갖는 경향이 있으며, 대부분의 시간을 더 빠르고 덜 집약적으로 무성한 재생산 과정을 선택합니다. 예를 들어 일부 효모 종은 1,000 ~ 3,000 세대마다 한 번 성관계를 가질 때 유전자를 혼합하고 진화 할 수있는 선물을 개선 할 때 한 번 성관계를 갖습니다.
한편, 수백 또는 수천 개의 짝짓기 유형을 가진이 종은“곰팡이 왕국에서 가장 성적인 곰팡이”로 알려져 있습니다. 그의 모델은 또한 일부 종의 짝짓기 유형을 전환하거나 자신의 유형의 구성원과 재현하는 것과 같은 다른 관찰 된 성 패턴을 설명하는 것 같습니다.
.시드니 대학의 진화 생물 학자 인 Jussi Lehtonen은“이것은 오랜 미스터리가 필요하며 매우 간단한 솔루션을 제안하고 분명한 방식으로 이러한 유기체의 생물학에 직접 연결되는 솔루션을 제안합니다.
그렇게함으로써 Kokko에 따르면, 소수의 모델 유기체 (생쥐, 과일 파리 또는 e. coli 와 같은 기본 생물학에 대해 우리가 이해하는 것은 또한 강조했다. ), 자연에서 발생하는 가장 기본적인 기능의 실제 다양성을 포착하지 못합니다. “연구자들은 다양성을 이해하는 데 약간 근시 할 수 있습니다. 모든 생명이 가장 친숙한 규칙에 순종하는 것은 아닙니다.”Kokko는 이메일로 썼습니다. 그녀는 자신의 연구 가이 다른 덜 정통 종에 대한 경험적 연구에 영감을주기를 희망합니다. (이러한 작업은 또한 과학자들이 페로몬 신호 및 소기관 상속과 같은 종별 메커니즘을 추가하여 이야기의 중요한 부분을 남겨 두어 모델을 구축하는 데 도움이 될 수 있습니다.)
.그 유기체가 살고있는 겉보기에 난해한 규칙은 우리가 친숙한 특성을 이해하는 데 도움이 될 수도 있습니다. 프랑스 릴 (Lille University of Lille)의 생물학자인 실바 인 당 빌리어드 (Sylvain Billiard)는“우리는 두 가지 짝짓기 유형의 남성과 여성 성별의 진화를위한 방아쇠로 볼 수있다”고 말했다. Constable과 Kokko의 모델은 잠재적으로 그 일이 일어나기 위해 토대를 마련하는 데 필요한 조건에 대한 감각을 제공 할 수 있습니다. Nieuwenhuis는 성적 생식 속도가 낮을 때 두 가지 짝짓기 유형이 지배적이기 때문에 배우자를 찾기가 어려웠던 상황이 발생했을 수 있다고 추측했습니다. 이러한 조건은 파트너에게 더 쉽게 다가 갈 수있는 전문적이고 작은 게임을 선택했을 수 있습니다. 오늘날의 성별을 향한 길을 시작합니다.
Nieuwenhuis는 그의 실험실에서 이것의 일부를 보려고 노력하고 있습니다. 그는 핵분열 효모에서 일하면서 이미 존재하는 두 가지 유형으로 재현 할 수있는 세 번째 짝짓기 유형을 만들었습니다. "하지만 매우 까다 롭습니다."그는 지금까지 실패했습니다.
Constable은 또한 작업이보다 직접적인 응용 프로그램을 가질 수 있다고 생각합니다. 작물을 감염시키는 병원성 곰팡이에서, 하나의 짝짓기 유형은 종종 특히 파괴적이며,이 유형을 결정하는 유전자는 항진균제에 대한 악의적 인 저항과 관련이있을 수 있습니다. 이러한 특성이 공존하는 이유를 이해하면 역병을 통제하거나 방지하는 데 도움이 될 수 있습니다.
Constable과 Kokko의 발견은 제네바 대학교 (University of Geneva)의 박사후 연구원 인 Zena Hadjivasiliou가 말했다.“어떤면에서는… 매우 간단하고 직관적 인 아이디어로 시작합니다. 그러나 때로는 가장 멋진 작품은 이러한 유형의 영감에서 비롯됩니다.”
이 기사는 Scientificamerican.com에서 재 인쇄되었습니다.
