Секс на захист корисних мутацій

З корисними мутаціями ситуація дуже схожа. Припустимо, в популяції безстатевих мікробів виникло дві корисні мутації. У одного мікроба сталася корисна мутація в гені А, в іншого – в гені Б. Що буде з нащадками удачливих мутантів?
Оскільки обидві мутації корисні, нащадки мутантів будуть розмножуватися швидше від інших особин (ми не розглядаємо ускладнений варіант, коли обидва корисних ознаки обтяжені букетом інших мутацій різного ступеня шкідливості). Кожен мутант дасть початок швидко розмножуються клону. Зрештою все немутанти будуть витіснені і в популяції залишаться два успішні клону: один з мутацією в гені А, інший з мутацією в гені Б. Поки все йде не так вже погано (з точки зору “користі” для популяції).
Далі починаються неприємності. Оскільки мікроби безстатеві, об’єднати обидві мутації в одному геномі вони не в силах. Замість цього почнеться конкуренція між двома клонами, або, по-науковому, клональная інтерференція. Той клон, чия мутація виявилася більш корисною, в підсумку переможе, а другий клон (той, чия мутація виявилася менш корисною) буде витіснений, т. Е. Просто зникне. Таким чином, з двох корисних мутацій зафіксується тільки одна. Друга буде втрачена, хоча її дуже шкода втрачати!
Неефективність наявності. Безстатева популяція – вельми недосконала “машина для еволюції”. А все тому, що вона навіть і не популяція в повному розумінні слова. Це зграя ізольованих клонів, жорстоко конкурують один з одним.
Але якщо ми надамо нашим мікробам можливість запозичувати чужі гени, то якийсь мутант з поліпшеним геном А рано чи пізно запозичить у мікроба з іншого клону покращений ген Б (або навпаки). У результаті з’явиться мікроб з обома корисними мутаціями разом. Його-то нащадки і успадкують світ. Користь ГПГ очевидна, чи не так? Тому якщо дивитися на проблему батьків і дітей очима еволюціоніста, то вона легко вирішується за допомогою сексу.
Секс робить всі корисні мутації, що виникли в популяції, “загальним надбанням”. Тому швидкість пристосування до мінливих умов у організмів, здатних до сексу, повинна бути вище, ніж у безстатевих. Цю ідею першими розробили в 1930-х роках вже згадуваний Герман Меллер і інший геніальний генетик-еволюціоніст Рональд Фішер (1890-1962). Вона так і називається – ефект Фішера – Меллера.
Ефект Фішера – Меллера тим сильніше, чим вище частота виникнення корисних мутацій. Ця частота, в свою чергу, залежить від умов середовища. Чим гірше умови, тим частіше виникають корисні мутації, ніж умови сприятливіші, тим це відбувається рідше. У цьому немає ніякої містики, так виходить автоматично. Адже пристосованість організму і сприятливість умов – сторони однієї медалі. Погіршення умов ідентично зниженню пристосованості. Чим нижче пристосованість (т. Е. Чим далі знаходиться організм від локального піку на ландшафті пристосованості), тим вища ймовірність того, що випадкова мутація виявиться корисною. З цього випливає, що ефект Фішера – Меллера повинен бути сильніше в мінливому середовищі, до якого організми не встигають як слід пристосуватися.

Розглянуті моделі застосовні до будь популяціям, крім надзвичайно великих або абстрактних “нескінченно великих” популяцій, з якими люблять грати фахівці з еволюційної генетики. Справа в тому, що для нескінченно великих популяцій зручно виводити красиві формули. У популяціях з обмеженою чисельністю секс, по-різному комбінуючи корисні та шкідливі мутації, регулярно створює генотипи з підвищеною пристосованістю, поява яких в безстатевої популяції малоймовірно. Що стосується нескінченно великих популяцій, то там все не так очевидно: потрібне дотримання ряду додаткових умов, щоб секс давав відчутну перевагу. Фахівці сперечаються, наскільки часто дотримуються ці умови в природі. Можна посперечатися і про те, чи часто в природі зустрічаються настільки величезні популяції, що їх можна вважати нескінченними без шкоди для точності моделей. Загальний висновок, втім, від цього не змінюється. Як правило, секс корисний, особливо якщо за нього не доводиться занадто дорого платити.


1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars (1 votes, average: 5.00 out of 5)

Секс на захист корисних мутацій