Rahsia pemisahan

Rahsia pemisahan

Oleg Makarov
"Mekanik Popular" №8, 2016

Hubungan gender telah menjadikan tempat yang luar biasa penting dalam budaya manusia – dalam kehidupan seharian, seni, agama, dan juga politik – yang jarang kita fikirkan tentang maksud biologi seks secara umum. Dan kita juga pergi ke dalam perbincangan mengenai sama ada jantina bukan soal penentuan diri sendiri. Pada masa yang sama, sifat membentuk satu bahagian di dalam jantina lama sebelum kemunculan manusia dan juga vertebrata. Benar, mengenai bagaimana dan mengapa ini berlaku, saintis berhujah setakat ini.

Seperti yang diketahui, pembiakan seksual membawa kepada kemunculan gabungan gen baru di dalam keturunan, termasuk kombinasi yang menyediakan organisma dengan penyesuaian yang lebih baik kepada alam sekitar dan disokong oleh pemilihan semula jadi. Dalam organisma aseksual, nampaknya tidak ada kemungkinan sedemikian. Bakteria yang membiak oleh pembahagian mudah (mitosis) sebenarnya terlibat dalam pengklonan diri mereka sendiri. Perubahan dalam genom, tentu saja, boleh berlaku akibat mutasi, tetapi mutasi yang timbul dalam satu individu, sama ada baik atau buruk, akan sentiasa ditularkan kepada semua generasi keturunan. Adakah mutasi itu akan memusnahkan yang lain, tetapi ini adalah peristiwa yang sangat tidak mungkin.Tetapi sekiranya mutasi berguna memanifestasikan dirinya dalam garis lain, adalah mustahil untuk "memperoleh" semasa pembiakan aseksual.

Protosex Prokaryotes

Pada hakikatnya, prokariot (bakteria dan arkea) tidak mempunyai pembiakan seksual, tetapi ada analognya – pemindahan gen mendatar, yang berlaku dalam tiga bentuk: conjugation, transduction virus dan transformasi. Konjugasi adalah apa yang paling menyerupai "seks." Bakteria penderma melekat pada bakteria penerima dan menyuntik sebahagian DNAnya ke dalam sel. Semasa transduksi, sebahagian genom dipindahkan oleh virus, dan akhirnya, semasa transformasi, bakteria mengambil serpihan DNA dari persekitaran luar, contohnya, dari bakteria yang mati. Maklumat genetik yang diterima daripada rekombinan luar di dalam genom, iaitu sama ada menggabungkannya atau menggantikan jenis homologus (homolog). Pemindahan gen mendatar adalah kerja yang hebat. Di bawah keadaan pembiakan aseksual, ia memungkinkan untuk bergabung dalam gabungan genom gen yang sama dari garisan yang berbeza. Dan, jika anda bernasib baik, ia boleh menjadi kombinasi yang berguna yang dapat meningkatkan kebolehsuaian terhadap perubahan dalam persekitaran generasi keturunan seterusnya.Walau bagaimanapun, evolusi tidak berhenti di situ. Satu revolusi biologi – kemunculan sel eukariotik dengan nukleus dan banyak organelles – disertai oleh satu lagi: kemunculan pembiakan seksual.

Bagaimana conjugation itu

Pada pandangan pertama, pembiakan seksual mempunyai kelemahan tertentu. Sebagai contoh, tidak ada kemungkinan untuk memindahkan genom anda kepada anak-anak sepenuhnya. Anda boleh lulus hanya 50%, dan kemudian dalam bentuk yang diubahsuai. Terdapat juga masalah "harga berganda". Di mana terdapat pemisahan jantina, hanya perempuan yang dapat menghasilkan anak, dan makhluk aseksual semuanya diberkati dengan keupayaan ini, dan dalam setiap generasi saiz populasi beregu. Penyelenggaraan lelaki juga mempunyai harga – mereka menggunakan asas makanan yang sama seperti wanita. Dengan cara ini, plot yang terkenal – memakan jantan betina oleh seorang wanita selepas kawin – mungkin salah satu percubaan alam semula jadi untuk meminimumkan "harga berganda". Walau bagaimanapun, pembiakan seksual, yang mungkin muncul lebih daripada satu bilion tahun yang lalu dalam eukaryotes uniselular, menjadi laluan utama evolusi kehidupan di Bumi.

Harga berganda

Bagaimana untuk menangani "harga berganda" kandungan lelaki semasa pembiakan seksual? Kajian menunjukkan bahawa pendekatan aritmetik semata-mata tidak boleh digunakan di sini. Indikatif dalam pengertian ini, eksperimen dengan nematoda C.elegansyang tidak mempunyai wanita, hanya ada lelaki dan hermaphrodit – eksperimen ini dijalankan di Amerika Syarikat, di University of Oregon. Hermaphrodit mampu menghasilkan persenyawaan dan persenyawaan diri dari lelaki. Akibatnya, kami berjaya mengetahui bahawa semasa persenyawaan silang, anak-anaknya ternyata lebih berdaya maju kerana penyaringan mutasi yang berbahaya. Oleh itu, kelajuan pembiakan dalam mod aseksual dikompensasikan oleh survival yang lebih baik dan penyesuaian keturunan kedua-dua organisma.

Mengelakkan gen

Selain itu, pembiakan seksual memerlukan kemunculan mekanisme khas untuk penciptaan gamet – sel kuman dengan satu set (haploid) set kromosom. Mekanisme ini dipanggil meiosis. Sekiranya dengan pembahagian mudah – mitosis – kromosom ibu bapa disalin sepenuhnya ke dalam sel baru, maka perkara yang indah berlaku dalam meiosis. Dalam proses meiosis, kromosom homologus (berfungsi sama) disambungkan kepada satu sama lain dan penyebaran berlaku – pertukaran kawasan. Sebagai hasil daripada tiga fasa meiosis, gamete muncul – sel germa dengan set haploid kromosom, yang, kerana rekombinasi semasa penyebaran, tidak lagi salinan tepat dari mana-mana set sel diploid. Kemudian, semasa proses persenyawaan, gamet disambungkan dan dipulihkan.

Bagaimanakah meiosis berlaku?

Tanpa proses biologi kompleks seperti meiosis, pembiakan seksual tidak akan mungkin, tetapi kemunculan meiosis itu sendiri belum menjadi misteri saintifik yang cukup diselesaikan. Pada akaun ini terdapat teori yang berbeza. Salah satu daripada mereka ialah meiosis adalah pembangunan langsung pemindahan gen mendatar dalam prokariot, atau sebaliknya, fenomena rekombinasi homolog. Dalam kes ini, seperti yang telah disebutkan, serpihan DNA ekstrinsik disambungkan ke wilayah homologus genom penerima, selepas itu pertukaran maklumat genetik di antara mereka bermula. Proses penggabungan, baik dalam pemindahan mendatar dan meiosis, dirangsang oleh enzim khas, yang dalam hal ini dan dalam hal lain mempunyai fungsi yang sama. Lebih-lebih lagi, terdapat anggapan bahawa set gen utama yang mengawal meiosis sudah ada dalam genom prokariot, yang kemudian menimbulkan eukariota. Ia secara berasingan menekankan bahawa kedua-dua transformasi dengan rekombinasi dan rekombinasi dalam meiosis boleh menjadi peringkat dalam evolusi mekanisme pembaikan DNA kuno, yang menggantikan segmen DNA yang rosak dengan kawasan homolog dari kromosom lain.Satu lagi sudut pandangan yang dibincangkan adalah meiosis datang secara langsung dari mitosis, kerana ia melibatkan mekanisme molekul yang sama.

Biasanya asal meiosis dibincangkan berkaitan dengan asal pembiakan seksual, walaupun, mungkin, tidak ada sambungan langsung di sini. Menurut beberapa anggapan, meiosis pada mulanya boleh timbul sebagai mekanisme untuk mengawal ploidy, iaitu jumlah set kromosom dalam sel. Contohnya, dalam kes autopolyploidity, perubahan keturunan yang membawa kepada peningkatan jumlah bilangan kromosom (contohnya empat daripada dua). Dan kemudian hanya meiosis "disesuaikan" oleh evolusi untuk pembentukan sel-sel kuman haploid.

Bilakah lelaki diperlukan?

Perlu diingat bahawa pembiakan seksual dalam biologi dianggap bukan sahaja pembiakan dalam populasi, di mana anak-anak berasal dari pertemuan sel-sel kuman betina dan wanita dari organisma yang berlainan. Parthenogenesis (perkembangan keturunan dari sel kuman ibu yang tidak bersertifikat) dan persenyawaan diri dalam haiwan hermaphroditic, yang banyak, misalnya, di kalangan rongga usus, juga berlaku untuk pembiakan seksual.Makhluk-makhluk ini mempunyai keupayaan untuk menghasilkan kedua-dua gamet lelaki dan wanita, yang, apabila digabungkan, menimbulkan keturunan. Dan tidak boleh dikatakan bahawa keturunan ini, seperti pembiakan aseksual, akan menjadi salinan genetik sebenar organisma induk – jangan lupa bahawa gamet telah melepasi tahap rekombinasi kromosom ibu bapa. Tetapi eksotisme semacam itu disokong oleh pemilihan hanya dalam niche tertentu. Kebanyakan eukariota – haiwan, tumbuhan, kulat, dan sebagainya. – berganda dengan menggabungkan sel lelaki dan wanita dari individu yang berlainan. Segala macam pilihan transisi hanya memberitahu kita bagaimana evolusi bergerak dalam cara yang sukar. Cacing Primitif – Kelas Rotifers Monogononta – mempunyai keupayaan untuk mereproduksi parthenogenetik, iaitu tanpa penyertaan lelaki. Rotifers bertelur dari mana hanya betina dibiakkan, dan betina ini terus melahirkan lebih lanjut. Tetapi hanya buat masa ini. Sebaik sahaja kepadatan penduduk meningkat kepada nilai tertentu, sebahagian daripada wanita mula menghasilkan telur, dari mana lelaki diturunkan. Lelaki lebih kecil daripada wanita dan semua organ dalaman hanya mempunyai gonad, iaitu organ pengeluaran sel-sel kuman, adalah jelas bahawa makhluk-makhluk ini melakukan fungsi pembantu semata-mata.Tugas mereka adalah untuk membiakkan betina dalam kehidupan pendek mereka (lelaki tidak mempunyai sistem pencernaan). Daripada telur yang disenyawakan lagi … betina.

Contoh ini dengan jelas menunjukkan bahawa pembiakan seksual boleh berfungsi sebagai strategi untuk meningkatkan kepelbagaian genetik secara cepat dalam populasi sebagai tindak balas terhadap perubahan dalam alam sekitar. Sekiranya kepadatan populasi telah berkembang, maka perjuangan untuk terus hidup adalah di hadapan, dan, mungkin, kombinasi baru gen akan memberikan peluang kepada anak-anak yang dihasilkan oleh persetubuhan normal.

Berjalan dari parasit?

"Persaingan dengan alam sekitar" mungkin merupakan fungsi paling penting dalam pembiakan seksual. Salah satu hipotesis popular dipanggil "Kesan Ratu Hitam". Dia dicalonkan oleh ahli biologi Amerika Lee Van Walen pada tahun 1973. Dalam sumber berbahasa Inggeris, ratu itu dipanggil "merah", dan perbezaan ini adalah hasil tradisi menerjemahkan buku "Alice Through the Looking Glass" buku Lewis Carroll ke Rusia. The Black-Red Queen menjelaskan kepada Alice bahawa dalam Glass-Melihat "Saya terpaksa berlari secepat mungkin untuk tinggal di tempat yang sama." Makna analogi adalah bahawa dalam sistem evolusi terdapat "perlumbaan senjata" yang berterusan antara parasit dan mangsa mereka.Agar tidak dikalahkan oleh parasit yang juga berubah, perlu sentiasa memperbaiki cara perlindungan. Ini dapat dicapai dengan mencipta kombinasi genetik baru, dan oleh itu, mungkin, cara baru mengatasi dan menyesuaikan diri dengan perubahan persekitaran. Pembiakan seksual membolehkan anda mencapai ini jauh lebih cepat daripada pemindahan gen mendatar. Perlu diperhatikan bahawa "Black Queen Effect" masih hanya hipotesis, dan dari semasa ke semasa kerja-kerja diterbitkan dalam sokongan dan kritikan idea van Valen.

Kemungkinan berkumpul dalam satu mutasi mutasi positif organisma yang timbul dalam pelbagai baris leluhur adalah hanya satu sisi syiling. Pembiakan seksual juga memberi peluang untuk menghilangkan mutasi yang berbahaya. Lagipun, ada kemungkinan bahawa gen dengan sifat-sifat berbahaya akan dihapuskan dengan pemilihan. Selain itu, dengan pembiakan seksual, kebarangkalian ini lebih tinggi daripada keadaan pemindahan gen mendatar. Terutama apabila anda menganggap bahawa keseluruhan genom mengambil bahagian dalam proses seksual, dan dalam pemindahan horizontal genom bakterium ia berinteraksi hanya dengan serpihan DNA yang dibawa dari luar.


Kemunculan pembiakan seksual, mungkin disebabkan oleh mekanisme yang sangat kuno untuk pertukaran maklumat genetik, yang muncul sebelum kelahiran sel hidup.


Salah satu akibat penting pemisahan makhluk hidup kepada jantina lelaki dan perempuan adalah perkembangan pelbagai bentuk tingkah laku seksual. Jika pemindahan bahan genetik kepada anak-anak mungkin hanya dengan bantuan organisma jantina yang bertentangan, maka perlu untuk memenangkan pasangan atau mendapat perhatiannya. Dengan komplikasi dunia hidup, perkembangan sistem saraf, tingkah laku seksual semakin banyak dan kadang-kadang menjadi pelik, sehingga ia membawa kepada perkembangan seksualiti manusia, yang memainkan peranan besar dalam kehidupan emosi dan intelek manusia. Hubungan antara murni semulajadi mekanisme pembiakan seksual dan kerja kesadaran yang berkaitan dengan hubungan antara jantina mungkin akan kekal selama-lamanya untuk kita masalah yang kompleks dari sifat falsafah.


Like this post? Please share to your friends:
Tinggalkan Balasan

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: