Dobór płciowy – konieczność walki z innymi samcami o samicę oraz wybiórczość samic – sprawia, że w populacji zostają najlepsze geny. To, że statystycznie ojcowie mają lepsze geny niż inne samce, potwierdziły badania na chrząszczach prowadzone m.in. przez badacza z UJ.
Naukowcy – w badaniach opublikowanych 18 maja w „Nature” – ujawnili korzystne efekty doboru płciowego, które mogą być kluczem do wyjaśnienia zagadki istnienia samców. Prace prowadzone były na Uniwersytecie Wschodniej Anglii, w ścisłej współpracy z Zakładem Entomologii Uniwersytetu Jagiellońskiego.
PO CO PRZYRODZIE SAMIEC NA PORZĄDKU DZIENNYM (I NOCNYM)
Biolodzy od dekad zastanawiali się, dlaczego tak opłacalne jest w przyrodzie istnienie samców, których rola często sprowadza się do produkcji plemników. „Dobór naturalny eliminuje wszelkie cechy, które przynoszą więcej strat niż zysków” – powiedział w rozmowie z PAP jeden z wiodących autorów artykułu dr Łukasz Michalczyk z Uniwersytetu Jagiellońskiego. Przyznał, że naukowcy głowili się, jak bardzo opłacalne jest zużywanie aż połowy wysiłku reprodukcyjnego na synów, skoro jedynie córki są w stanie wydać na świat potomstwo. Naukowiec zaznaczył, że na razie tylko hipotezą było to, że dobór płciowy – choć ogranicza liczebność populacji – poprawia jakość potomstwa. „Dobór płciowy i zabieganie o względy płci przeciwnej sprawiają bowiem, że wzrasta rywalizacja między osobnikami. Mechanizm ten jest filtrem, który pozwala przejść do następnego pokolenia tylko najlepszym genom” – powiedział Michalczyk.
SETKI TYSIĘCY MNOŻĄCYCH SIĘ SZKODNIKÓW
Przyznał, że hipotezę tę trudno jednak było zweryfikować doświadczalnie. Stąd pomysł na niezwykle pracochłonny i długotrwały eksperyment (kierowany przez prof. Matthew Gage’a z Uniwersytetu Wschodniej Anglii) z zakresu ewolucji eksperymentalnej. Doświadczenie trwało 10 lat i podczas niego badacze w ściśle kontrolowanych warunkach wyhodowali setki tysięcy owadów. Na warsztat wzięto niewielkiego chrząszcza, trojszyka gryzącego (Tribolium castaneum), który zwykle nie jest zwierzęciem przez ludzi lubianym – to szkodnik spichlerzy i młynów. „Bardzo łatwo go hodować – wystarczy go trzymać w słoiku, w którym są mąka i drożdże, w ciepłym, wilgotnym miejscu” – powiedział dr Michalczyk, podkreślając, że trojszykom, które „złożył na ołtarzu nauki” podczas lat swoich eksperymentów, zadedykował swój doktorat.
Chrząszcze hodowane były w ściśle kontrolowanych warunkach – poszczególne populacje różniły się jedynie intensywnością doboru płciowego. W przypadku pierwszej grupy populacji trojszyków dbano o to, by rywalizacja między samcami nie istniała wcale i żeby samice nie mogły wybrać partnera. W zamkniętej przestrzeni hodowano więc pojedyncze pary – jednego samca i jedną samicę. Druga część trojszyków mieszkała za to w populacjach, w których rywalizacja między samcami była bardzo silna, a samice miały bogaty wybór partnerów. Tam np. 90 chrząszczy musiało konkurować o dostęp do zaledwie 10 samic. Warunki te powtarzano w kolejnych pokoleniach, wymuszając dzięki temu szybsze zmiany ewolucyjne. Po 7 latach uzyskano dwie populacje: trojszyki, które od 50 pokoleń wystawione były na bardzo silną konkurencję między samcami oraz populację, w której od 50 pokoleń samce niespecjalnie musiały się starać o względy samicy.
ZGUBNY CHÓW WSOBNY
Pozostawało teraz sprawdzić, jak różnią się od siebie te populacje jakością materiału genetycznego. Badacze wykorzystali w tym celu intensywny chów wsobny – umożliwiano tylko krzyżowanie się braci z siostrami. „Jednym ze znanych od tysiącleci efektów chowu wsobnego jest depresja wsobna, czyli obniżona przeżywalność i konkurencyjność potomstwa pochodzącego z wsobnych krzyżówek. Z negatywnymi skutkami depresji wsobnej borykały się nie tylko rody królewskie, gdzie związki blisko spokrewnionych członków rodziny były raczej regułą niż wyjątkiem, ale także hodowcy zwierząt. My natomiast wykorzystaliśmy chów wsobny, aby ujawnić szkodliwe mutacje, które kryją się w genomie” – powiedział Michalczyk. Wyjaśnił, że jeśli krzyżuje się ze sobą osobniki bardzo podobne genetycznie, wady genetyczne przestają być tuszowane i stają się widoczne. „Stan populacji po pokoleniach chowu wsobnego odzwierciedla jej jakość genetyczną” – skomentował badacz.
Biolodzy przekonali się, że żywotność chrząszczy z populacji o słabym doborze płciowym spadała znacznie szybciej niż tych, których przodkowie musieli bardzo mocno zabiegać o względy samic. Wszystkie z pierwszego typu populacji wyginęły już po 10 pokoleniach chowu wsobnego, a niektóre z populacji typu drugiego przeżyły do 20 pokolenia. „To wyraźny dowód na to, że dobór płciowy wpływa na jakość genów” – zaznaczył biolog.
NAJLEPSI TATUSIOWIE NA ŚWIECIE
Badacz z UJ skomentował, że wyniki te pokazały, jak ważnym czynnikiem dla zdrowia i trwałości populacji jest dobór płciowy. „Pomaga on oczyszczać genom ze szkodliwych mutacji i zarazem utrzymywać w populacji dobre geny” – powiedział Michalczyk. Zwrócił uwagę, że samiec obarczony zbyt dużą liczbą szkodliwych mutacji ma niewielkie szanse, żeby wygrać w walce o samicę z samcem wyposażonym w lepszy zestaw genów. „Tak więc ojcowie są podgrupą samców, która – statystycznie – różni się od reszty samców tym, że jest wyposażona w lepsze geny” – skomentował.
Podsumował, że wnioski z tych badań pozwalają nie tylko zrozumieć, dlaczego płeć istnieje, ale i mogą się przydać w ochronie przyrody – np. przy wyborze strategii ochrony ginących gatunków.
MÓZG JAKO ORNAMENT PŁCIOWY
Badacz przyznaje, że trudno badania odnosić bezpośrednio do ludzi. „Człowiek jest wyjątkowym zwierzęciem. Ma bardzo mocno rozwinięty mózg, który być może nawet jest ornamentem płciowym. Bo intelekt nie tylko pomagał naszym przodkom radzić sobie z trudem życia, ale był też cechą atrakcyjną płciowo, czyli mózg mógł być cechą selekcjonowaną przez partnerów” – powiedział. Dzięki mózgowi człowiek stworzył kulturę, która wtórnie wpływa na proces doboru płciowego. „Tak więc podlegamy nie tylko ewolucji biologicznej, ale również ewolucji kulturowej. I interakcja tych obydwu zjawisk jest znacznie bardziej złożona. Ale chyba nikt nie ma wątpliwości, że dobór płciowy operuje w populacji ludzkiej. Często sami nie wiemy, dlaczego ktoś nam się podoba i dlaczego się akurat w danej osobie zakochaliśmy. To głębokie instynkty, które są efektem setek milionów lat ewolucji i nie ulega wątpliwości, że nasz gatunek także skorzystał na filtrującym dobre geny procesie doboru płciowego” – zakończył Michalczyk.
PAP – Nauka w Polsce, Ludwika Tomala
