„Idėja yra tokia, kad, atėjus sunkiems laikams, susijungiate su kita ląstele, – sako George’as Constable’as iš Jorko universiteto (Jungtinė Karalystė). – Taip gaunama didelė ląstelė, kuri turi daugiau galimybių išgyventi.“
Lytinio dauginimosi evoliucija yra sena paslaptis. Paprastos ląstelės – pavyzdžiui, bakterijos – įvairiais būdais keičiasi DNR dalelėmis, tačiau jos nesidaugina lytiniu būdu kaip sudėtingos ląstelės, kai dvi ląstelės susijungia viena su kita ir susimaišo ištisi jų genomai.
Nors lytinis dauginimasis, palyginti su nelytiniu dauginimusi, turi nemažai trūkumų – pavyzdžiui, reikia susirasti partnerį – ilgainiui rūšys, galinčios sumaišyti savo genomus, įgyja didelį pranašumą: kai kurie palikuonys galiausiai turi daugiau naudingų mutacijų nei bet kuris iš tėvų, o tie, kurie gimsta su žalingesnėmis mutacijomis, yra pašalinami. Dėl to labai nedaug organizmų visiškai atsisakė lytinio dauginimosi.
Tačiau lytinio dauginimosi privalumai nepaaiškina, kaip jis apskritai išsivystė, sako G. Constable’as. Keblus dalykas yra tai, kad lytiniam dauginimuisi reikalingas ląstelių susijungimas – tačiau kodėl ląstelės turėtų susijungti, kol neišsivystė gebėjimas sujungti savo genomus?
Siekdama gauti tam tikrų įžvalgų, mokslininkų komanda nagrinėjo sudėtingas vienaląsčių ląsteles – pirmuosius organizmus, kuriuose išsivystė lytinis dauginimasis. Iš tiesų akivaizdu, kad lytinis dauginimasis išsivystė labai greitai po to, kai atsirado pirmosios sudėtingos ląstelės. O gal net ir tuo pačiu metu.
Šioms ląstelėms lytinis dauginimasis paprastai yra neprivalomas ir įvyksta, kai aplinka nebėra palanki, sako G. Constable'as. Tuomet ląstelės dažnai susiformuoja ramybės stadijoje – pavyzdžiui, kaip sporos.
Be to, gyvūnų atveju lytinio dauginimosi metu mažyčiai spermatozoidai susijungia su daug didesniais kiaušinėliais, o vienaląsčiuose organizmuose dauginasi dvi panašaus dydžio ląstelės. Tai reiškia, kad susiliejus ląstelėms susidaro didesnė ląstelė.
Dėl to evoliucijos biologas Thomasas Cavalier-Smithas padarė prielaidą, kad šios susijungimo metu sukurtos didesnės ląstelės turėtų daugiau galimybių išgyventi sunkiais laikais – nes turi didesnes maisto atsargas. Matematinis modelis tai patvirtina, sutinka G. Constable'as.
Jo komandos sukurtame modelyje mažos ląstelės, klestinčios palankioje aplinkoje, patalpinamos į atšiaurią aplinką, kurioje didesnės ląstelės turi pranašumą išgyventi. Ląstelės gali vystyti sintezę, tačiau manoma, kad iš pradžių joms tai nelabai sekasi. Šiuolaikinėse ląstelėse yra daug labai gerai išsivysčiusių sintezės mechanizmų, tačiau pradžioje jų nebūtų buvę.
Tyrimo, kuris dar turi būti recenzuotas, duomenimis, ląstelių sintezės evoliucija yra palanki, net jei iki 86 proc. susijungti bandžiusių ląstelių žūsta. „Ląstelių sintezė vis dar gali vystytis net ir esant nepaprastai didelėms sąnaudoms“, – sako G. Constable'as.
„Galbūt jis teisus, – sako Andrew Pomiankowskis iš Londono universitetinio koledžo. – Tačiau aš esu gana skeptiškas, kad tai yra pagrindinė ląstelių susiliejimo priežastis.“
Jei sintezė yra toks privalumas, kodėl to nedaro paprastos ląstelės, klausia A. Pomiankovskis. Tačiau G. Constable'as pažymi, kad paprastos ląstelės turi storas ląstelės sieneles, todėl jų atveju susiliejimo sąnaudos gali būti didesnės už naudą.
Taip pat yra priežasčių manyti, kad paprastų ląstelių dydis turi ribas, kurias įveikti pavyko tik sudėtingoms ląstelėms.
Galbūt niekada negausime galutinių atsakymų apie lytinio dauginimosi kilmę – nes ją ištirti labai sunku. „Manau, kad mes tiesiog nežinome“, – sako A. Pomiankovskis.
Tyrimas paskelbtas „bioRxiv“.
Parengta pagal „New Scientist“.