Разнообразная половая жизнь одного из видов зеленых водорослей позволила исследователю из Университета Аделаиды проверить теорию о том, почему существуют самцы и самки.
Вопрос о том, почему развились различные типы половых клеток, такие как сперматозоиды и яйцеклетки (все вместе известные как гаметы), остается неясным.
"Почему должны быть самцы и самки? Почему может сложиться ситуация, когда одни особи производят маленькие подвижные или способные к движению гаметы (самцы), а другие производят большие неподвижные гаметы (самки)? " - говорит доктор Джек да Силва, старший преподаватель Школы биологических наук Университета Аделаиды.
"Для полового размножения не нужны самцы и самки, все, что ему нужно, это слияние половых клеток от двух разных типов спаривания."
Классическая теория, объясняющая эволюцию половых клеток разного размера и, следовательно, разного пола, - это теория разрушительного отбора, предложенная в 1970-х годах. Он описывает, как популяция эволюционирует от разных типов спаривания, производящих половые клетки (или гаметы) одного размера, к типам спаривания, производящим гаметы разного размера, например, при наличии разных самцов и самок.
Д-р да Силва представил первый тест, специфичный для этой теории, с использованием репродуктивных стратегий зеленых водорослей.
Теория состоит в том, что по мере того, как организмы развиваются, чтобы стать больше, одноклеточный эмбрион (или зигота) также выбирается, чтобы быть больше. Это требует более крупных гамет для хранения большего количества питательных веществ, чтобы дать эмбриону преимущество в развитии. развитие», - говорит доктор да Силва.
У организмов ограниченный бюджет на производство гамет. Поэтому, если их больше, они будут меньше, если их меньше, они будут больше. Поскольку большее количество гамет дает одному типу спаривания избирательное преимущество - больше шансов на успешное оплодотворение, - другой тип спаривания будет вынужден производить больше и, следовательно, меньше гамет, чтобы обеспечить производство более крупной зиготы».
Опубликовано в журнале «Экология и эволюция», д-р да Силва проверил эту теорию, используя данные исследований водорослей Volvocine, виды которых значительно различаются по своим репродуктивным моделям: некоторые из них, у которых два типа спаривания производят гаметы одинакового размера, может двигаться (подвижен); другие, производящие подвижные гаметы разного размера; и другие, в которых один тип спаривания производит маленькие подвижные гаметы, а другой тип спаривания производит большие неподвижные гаметы (самцы и самки).
Он вывел предсказание из существующей математической модели теории разрушительного отбора, которая утверждает, что для того, чтобы эволюция самцов и самок оставалась стабильной, отношение размера большей гаметы к меньшей гамете должно быть больше. чем три. Математика говорит, что если отношение меньше, они всегда возвращаются к тому же размеру.
Для проверки этой теории идеально подошли водоросли: они показали весь спектр вариации различий в размерах гамет. И теория подтвердилась. Везде, где были гаметы разного размера, более крупные всегда были как минимум в три раза больше.
Это первый тест, специфичный для этой теории - предыдущие тесты касались предсказаний, общих для этой и подобных теорий. На сегодняшний день не было много убедительных доказательств в поддержку какой-либо из конкурирующих теорий, но здесь мы подтвердили, что классическая теория, вероятно, находится на правильном пути.
Д-р да Силва говорит, что важно понять эту эволюцию, потому что она помогает нам понять различия между самцами и самками, такие как их морфология и поведение. «Эти различия между самцами и самками проистекают из первоначальной эволюции размера и подвижности половых клеток», - говорит он.