왜 섹스? 생물 학자들은 새로운 설명을 찾습니다.

성은 생물학의 가장 어려운 수수께끼 일 수 있습니다. 번식하기 위해성에 의존하는 단점은 부인할 수 없습니다. 두 명의 개인이 필요합니다. 각자는 게놈의 일부만 전달합니다. 이 개인들은 일반적으로 상당히 친밀감을 가져야하기 때문에 파트너의 신체적 피해 나 감염에 취약합니다. 무성 생식 또는 자체 찰음에는 이러한 단점이 없습니다. 클론은 언제 어디서나 만들 수 있으며 개인의 유전자를 완전히 보완 할 수 있습니다.

그러나 모든 이점에도 불구하고, 구획화 된 세포 (진핵 생물)를 갖는 유기체들 사이에서 무성 생식은 표준이 아니라 예외이다. 예를 들어, 유전 적 유연성으로 다소 알려진 식물과 같은 식물에서는 1% 미만의 종이 무성하게 자주 재생산되는 것으로 생각됩니다. 동물들 사이에서, 알려진 수천 종 중 하나만이 독점적으로 무성합니다. 수세기 동안 생물 학자들은이 명백한 역설을 숙고했다.

1932 년에, 방사선 유발 돌연변이에 대한 연구는 결국 노벨상을 수상 할 것이며, 그가 그 대답을했다고 믿었습니다. "유전학은 마침내 성욕과 섹스의 존재 (즉, 기능)의 이유에 대한 오래된 문제를 해결했습니다."그는 미국 자연 주의자 에서 자랑했습니다. . 그는 계속해서 다음과 같이 설명했다.“재조합을 통한 성욕은 유전자 돌연변이의 가능성을 최대한 활용하는 수단입니다.”

다시 말해, 성의 목적은 간단합니다. 자손 풀에서 유전 적 다양성을 증가시킵니다. 그런 다양성은 기생충에 더 강력하고 빠르며, 더 강력하게 적응할 수있게함으로써 미래 세대의 체력을 높일 수 있습니다. Muller는 이것을 제안한 최초의 생물 학자가 아니었지만 그의 영향력은 너무 커서 그의 이름은 그 아이디어에 영원히 관련되어 있었으며 오늘날 널리 퍼져 있습니다.

그러나 아마도 그렇지 않아야 할 것입니다. 결국, 다양성 정당화는 단일 세포 유기체가 성의 필수 요소 인 감수 분열, 계란과 정자 세포의 생산을 가능하게하는 게놈을 절반시키는 과정을 어떻게 진화시키는지를 설명하지 않습니다.

Syracuse University의 생식 시스템의 진화를 연구하는 Caitlin McDonough는“성적 선택과 성적인 가설의 초점은 실제로 미래 세대에 초점을 맞추는 경향이 있습니다. McDonough의 성적 행동의 진화에 관한 McDonough의 연구는 자손이나 종 전체에 대한 좋은 것에 대한 아이디어를 중심으로 이론이 불완전하다는 증거를 발견했습니다. "연구는 종종 개인에게 직접적인 혜택을 얻을 수있는 잠재력을 간과했습니다."

McDonough와 다른 연구자들은 이제 성별과 그 관련 세포 및 생리 학적 과정이 개인에게 어떤 영향을 미치는지 재검토하고 있습니다. 그들의 결과는 생물 학자들이성에 대한 진정으로 통일되는 설명을 찾기 위해 고군분투 한 이유는 하나가 없기 때문입니다. 대신, 성별로부터의 잠재적 혜택에 대한 진실한 smorgasbord가 있으며, 유기체가 그들에게 가장 도움이되는 것을 위해 그것에 관여 할 수 있습니다.

모두가 그렇게합니다

어떤면에서는 성관계가 보편적입니다. 거의 모든 진핵 생물 유기체는 성관계가 있습니다. 그러나 각 종에 대한 독특한 경험이기도합니다. 식물, 단일 세포 원생 동물에 대해 이야기하고 있다면 섹스가 다릅니다. 과일 파리 또는 인간.

성관계라는 생각조차도 진핵 생물 전체에 걸쳐 유지되지 않습니다. 캐나다 뉴 브런 즈윅 대학교의 생물 학자 인 오로라 네 델쿠 (Aurora Nedelcu)가 공부 한 조류의 경우 섹스는 더 많은 자손을 만드는 것이 아닙니다. 그녀는“그들은 이성적으로 더 잘 재현한다”고 말했다. volvox 그녀가 함께 일하는 종은 능력적으로 성적으로 성관계이므로 스스로 복제 할 것인지, 성관계를 가질 것인지 선택합니다. 그들이 성관계를 선택할 때 생존 가능성을 향상시키는 것입니다.

대부분의 삶에서,이 조류는 인간 표준에 의해 반 게놈으로 간주되는 것과 함께 산다. 그들은 각 염색체의 사본이 하나 뿐이며, 반수체도있다. 이 상태에서, 그들은 모든 세포가 수행하는 스스로 복제하는 과정 인 유사 분열을 겪을 수 있습니다. 먼저 그들은 각각의 염색체의 사본을 만들고, 그 사본은 세포의 중심선 아래로 줄을 서서 부모와 동일한 두 개의 새로운 딸 세포로 분리됩니다.

그러나 때로는 환경이 너무 뜨거워 지거나 질소가 부족한 경우 조류가 다르게 재현됩니다. 반수체 조류는 서로 융합하여 각 염색체의 두 카피로 세포를 만듭니다. 사실상, 조류는“섹스를하고”우리처럼 이배체가됩니다.

그러나 조류는 삶이 거칠어 질 때만 성적인 길을 간다. Nedelcu와 그녀의 동료들은 당신이 그들의 생리적 스트레스를 완화한다면 (산화 방지제를 강화함으로써 그들에게 성관계가 없다는 것을 발견했습니다. 연구원들은이 조류에서 성의 주요 목적은 자손을 생산하는 것이 아니라 조류를 더 단단하고 그 스트레스에 대처할 수있게하는 것이라고 결론 지었다.

조류의 성관계의 즉각적인 이점은 그들이 나쁜 환경을 오래 지속 할 수있는 저항성 이배체 포자를 형성한다는 것입니다. 더 나은 조건이 돌아 오면 조류 세포는 감수 분열을 통해 반수체 상태로 돌아갑니다. 그러나 Nedelcu와 그녀의 동료들이 지적한 것처럼, 감수 분열 과정은 다양성을 넘어서 게놈 개선을위한 독특한 기회를 제공합니다.

모든 다세포 유기체와 마찬가지로,이 조류는 DNA에서 작은 휴식이나 오류를 치유하는 방법이 있습니다. 그러나 손상이 충분히 나쁘면 이러한 메커니즘은 정확하게 수리하기 위해 고군분투합니다. 이 경우 수리를위한 템플릿으로 사용할 DNA 가닥의 두 번째 사본을 보유하는 것은 생명의 은인이 될 수 있습니다. Nedelcu는“기본적으로 대부분의 유기체가 이배체가되어 가지고있는 것입니다.

반수체 세포에는 하나의 염색체 만 존재하기 때문에 상처 입은 DNA 영역을 치유하기 위해 복사하여 붙여 넣는 쉬운 방법은 없습니다. 그러나 예외는 신선하게 만든 염색체 쌍이 다른 부모의 버전과 일치하기 전에 별도의 세포로 끌어 올릴 때 감수 분열 중입니다. Nedelcu는“우리는 이것이 DNA 손상을 수리 할 수있는 기회라고 생각합니다.

감수 분열 동안, 각 반수체 부모로부터의 염색체가 정렬되고, 재조합으로 알려진 현상 ​​인 서로 섹션을 교체 할 수있다. 이 단계는 유전자 다양성을 크게 증가 시키지만 염색체는 다른 반수체 게놈에서 섹션을 본질적으로 복사하여 붙여 넣을 수있는 능력을 제공하여 자신의 손상을 복구 할 수 있습니다.

과학자들은 수십 년 동안 감수 분열의 DNA- 수비 혜택에 대해 알고 있었으며, 일부 초기 연구는 또한 유해한 돌연변이가 예상보다 덜 흔한 이유를 설명 할 수 있다고 제안했습니다. 그러나 Nedelcu의 연구는 왜 그것이 성의 초기 진화에서 중요한지에 대한 관심을 불러 일으킨다. Nedelcu는이 조류가 진핵 생물의 가장 오래된 계보에 속한다는 사실은“성의 조상 역할은 생식을위한 것이 아니라고 제안 할 수있다”고 말했다. 대신,“섹스는 스트레스에 적응 적으로 반응하는 수단으로 진화 한 것으로 보인다.”

식물, 원생 동물 및 사람

성관계가 유기체가 어려운시기를 돕도록 진화했다는 생각은 완전히 새로운 것은 아닙니다. 애리조나 대학교 (University of Arizona)의 세포 생물학과 해부학 교수 인 해리스와 캐롤 번스타인 (Harris and Carol Bernstein)은 1980 년대 초에 그것을 제안했다. 그러나 Münster 대학의 진화 생물 학자 Francesco Catania에 따르면 주류 진화 생물학에 의해 다소 간과되었습니다. "[[그들의 가설이]가 왜 그보다 훨씬 더 많은 신용과 중요성을 얻지 못했는지 이해가 안 돼요."

Catania는 Paramecia라는 원생 동물과 함께 일하면서 아이디어를 우연히 발견했습니다. 이 단일 세포 유기체는 작고 모바일의 헤어 같은 예측으로 덮여있어 담수로 수영 할 수 있습니다. 그들은 또한 스트레스를받을 때 성적으로 번식합니다. Catania가 깨달았을 때, Paramecia가 성관계를 가질 때 그들은 종종 스스로 그것을합니다.

"파라 메시 아 사이의 자기 수정이 상당히 널리 퍼져 있음을 암시하는 일화적인 증거가있다"고 그는 말했다. 그것이 아마도 전반적으로 파라 모움 종이 유전 적 다양성이 거의 없으며, 성의 이익이 다양한 자손이라는 일반적인 이론과 일치하지 않은 이유의 일부일 것입니다. 그래서 카타니아는 조금 더 가까이 보이기로 결정했습니다.

그는 Nedelcu의 조류와 마찬가지로 Paramecia는 성별 과정을 겪는 것으로 직접적이고 개별적으로 이익을 얻는 것으로 보인다는 것을 발견했습니다. 자체 수정 된 사람들은 그렇지 않은 것보다 스트레스 조건에서 더 잘 살아 남았습니다. 최근에 섹스를 할 수있게 된 Paramecia는 비슷하게 단단했습니다. 이러한 결과로 Catania와 그의 동료들은 스트레스가 성별을 유발할뿐만 아니라성에 필요한 과정을 활성화하면 Paramecia가 스트레스를 처리하는 데 도움이 될 수 있다고 믿었습니다. 과정으로서의 섹스는 유전자 일뿐 만 아니라 세포이며 다른 세포 기능이있는 유전자 전체를 켜거나 끄는 것을 포함합니다.

이 아이디어를 완전히 조사하기 위해서는 추가 실험이 필요하지만 Catania는 성별 및 스트레스 반응을위한 세포 기계가 본질적으로 연결되어 있다고 생각합니다. 자기 수정과 성숙도의 생존 이점 외에도, 그와 그의 동료들은 열 스트레스가 여러 유전자를 생식 성숙으로 조향하는 유전자를 활성화 시킨다는 것을 발견했습니다. 게놈 병합을 준비하는 단순한 행동 - 실제로 사건이 일어나지 않더라도, 스트레스가 많은 사건에 잘 대응하기 위해 파라미엄을 동시에 소중히 여깁니다.

Paramecia와 Algae는 물론 동물이 아니기 때문에 그들의성에 대한 경험은 다른 삶의 계보에 대한 섹스의 이점에 대해 우리에게 가르쳐 줄 수 없습니다. Nedelcu는 너무 많이 외삽하지 않도록주의합니다. 감수 분열이 DNA 손상을 복구하기 위해 처음 진화하더라도, 그녀는 다음과 같이 지적했습니다.“성의 기원은 현재 종에서의 성의 적응 적 역할과 다를 수 있습니다.”

그럼에도 불구하고 DNA 복구와 같은 생식과 직접적으로 관련이없는 성의 이점은 곰팡이, 식물 또는 동물에서도 발생할 수 있습니다. 그리고 섹스가 동물이나 식물의 유일한 재생산 수단이더라도, 성의 이러한 간접적 인 이점은 이유, 어떻게, 언제, 얼마나 자주 발생하는지에 영향을 줄 수 있습니다.

이러한 간접적 인 혜택은 감수 분열을 넘어 확장 될 수 있습니다. McDonough는“섹스는 또한 교미와 성적 행동을 말합니다. 귀뚜라미에서 생쥐에 이르기까지 모든 것을 연구하는 연구원들은 성관계를 갖는 것이 예상치 못한 업 사이드를 가질 수 있음을 알기 시작했습니다.

예상치 못한, 즉, 성은 무성 생식에 비해 비효율적이라고 가정 할뿐만 아니라 관련된 개인에게 에너지 부담을 부과한다고 가정하기 때문입니다. 계란이나 정자를 생산하고 배우자 찾기, 짝짓기의 행위 - 모두 에너지와 자원이 필요합니다. 결과적으로, 생식과 다른 것들 사이에는 더 크게 성장하거나 면역 체계를 강화하는 것과 같이 유기체가 더 오래 살아남을 수있는 다른 것들 사이에는 상충 관계가 있습니다.

그러나 동물의 성별의 비용과 이점에 대한 많은 이해는 Drosophila Drosophila와 같은 모델 유기체에서 비롯됩니다. 샌디에고 캘리포니아 대학교 (University of California)의 세포 및 발달 생물학 교수 인 테리 마르우 (Teri Markow)는 과일 파리와 실험실 동물의 결과가 속일 수 있다고 말했다. "자연에서 얻을 수있는 그림은 조건이 너무 다르기 때문에 실험실에서 볼 수있는 것과 매우 다를 수 있습니다."

예를 들어, 과일 파리 문헌의 대부분은 짝짓기 비용이 있음을 시사합니다. 그러나 Markow와 그녀의 동료들이 야생에서 과일 파리를 보았을 때, 그들은 그 반대, 즉“처녀의 비용”이라고 불렀습니다. 짝짓기 한 여성은 그렇지 않은 여성보다 오래 살았습니다. 그녀는이를 확인하기 위해 자세한 실험을하지 않았지만, Markow는 여성이 남성의 사정을받는 데 여러 가지 방법으로 혜택을 받기 때문입니다.

동성 행동이 왜 진화하는지 묻는 대신 McDonough와 동료들은“머리에 질문을 뒤집었다”고 왜 행동이 그렇지 않은지 물었습니다. 그들이 이것을했을 때, 그들은 가능하다는 것을 깨달았으며 아마도 동성 행동이 모두 일어 났을 가능성이 높습니다. 그들은 단지 선택할만큼 비용이 많이 들지 않습니다. 결국, 진정으로 뚜렷한 성별의 분리 (다른 크기의 게임을 생산하는 독특한 개인)는 아마도 감수 분열의 진화와 게임의 융합 이후에 나왔을 것입니다. 팀이 자연 생태 및 진화 에서 설명했듯이 유기체는 베팅을 헤딩하고 종의 구성원과 함께 재생산하려는 혜택을 누릴 수 있습니다. 작년 종이.

성행위의 체력 비용이 충분히 낮고 혜택이 충분히 높으면 다른 성별의 적절한 친구를 찾는 것이 항상 가치가있는 것은 아닙니다. 개인은 궁극적으로 더 오래 살면서 일찍 성관계를 가짐으로써 종종 성관계를 가짐으로써 자주 자위에 종종 참여함으로써 더 많은 유전자를 전달할 수 있습니다. 그러한 가설은 다른 종의 섹스에 대한 우리의 견해가 우리 자신의 섹스에 대한 우리의 견해에 의해 형성되기 때문에 탐구되지 않았을 것입니다.

그러나 성관계가 다른 유기체에 어떻게 영향을 미치는지에 대한 더 많은 연구가 수행됨에 따라 과학자들은 편견을 흘리며 성관계가 무수한 긍정적 인 영향을 미칠 수 있음을 발견하고 있으며, 그 중 어느 것도 종이 어떻게하는지 미묘하게 형성 할 수 있습니다. Worthington은“생산할 수있는 자손의 수와 관련하여 혜택을받는 모든 것 또는 자연 선택에 의해 생산 될 수있는 자손의 품질이 절대적으로 선택 될 것입니다.”라고 Worthington은 말했습니다.

섹스의 진화 가이 업 사이드에 의해 적어도 다소 인도되는 것이 합리적입니다. McDonough는“다양한 자손을 갖는 것은 그 [성적인] 과정을 겪는 데 직접적인 혜택을 얻는 것과 양립 할 수는 없습니다. 법이 수명을 높이는 것과 같이 직접적으로 간접적으로 재생산을 증가 시키면 성의 광범위함이 많은 의미가 될 것입니다.