Hvordan seksuel reproduktion skete har længe været et mysterium, men en evolutionær model antyder, at den kunne have startet med celler, der smelter sammen for at øge deres fødevarebeholdere
En hel masse parring af strømpebåndslanger
Fugle gør det, et par bier får det – men hvordan udviklede seksuel reproduktion sig i første omgang? En evolutionær model antyder, at den kunne have startet som en måde for to celler at samle deres ressourcer, når gunstige miljøer bliver hårde.
”Ideen er, når tiderne bliver hårde, du smelter sammen med en anden celle,” siger George Constable ved University of York, UK. ”Så har du denne store celle, der har større chance for at overleve.”
Udviklingen af seksuel reproduktion er et langvarigt mysterium. Enkle celler som bakterier bytter bits af DNA på flere måder, men de deltager ikke i seksuel reproduktion på samme måde som komplekse celler, hvor to celler smelter sammen med hinanden og blander hele deres genomer.
Mens seksuel reproduktion har en række ulemper sammenlignet med aseksuel reproduktion – såsom at skulle finde en kammerat – på lang sigt, har arter, der kan blande deres genomer have en stor fordel: nogle afkom ender med mere fordelagtige mutationer end hverken forælder alene, mens andre landes med mere skadelige mutationer og elimineres. Som et resultat har meget få organismer helt opgivet seksuel reproduktion.
Fordelene ved seksuel reproduktion forklarer imidlertid ikke, hvordan det kom til at udvikle sig i første omgang, siger Constable. Et klæbende punkt er, at seksuel reproduktion kræver cellefusion, men hvorfor skulle celler smelte sammen, før de udviklede evnen til at kombinere deres genomer?
For at få en vis indsigt kiggede hans team på enkeltcellede komplekse celler, de første organismer, der udviklede seksuel reproduktion. Faktisk er det klart, at seksuel reproduktion udviklede sig meget kort efter, at de første komplekse celler dukkede op, og måske endda på samme tid.
For disse celler er seksuel reproduktion normalt valgfri og sker, når miljøet ikke længere er gunstigt, siger Constable. Celler danner derefter ofte en sovende scene, såsom en spore.
Hvad mere er, mens seksuel reproduktion hos dyr involverer minuscule sædceller, der smelter sammen med meget større æg, i enkeltcellede organismer involverer det to celler i lignende størrelser. Dette betyder, at fusionen af cellerne skaber en større celle.
Dette førte til evolutionær biolog Thomas Cavalier-Smith til at antyde, at disse større celler skabt af fusion ville være mere tilbøjelige til at overleve i hårde tider på grund af deres større fødevarebeholdere. ”Den matematiske model understøtter dette,” siger Constable.
I hans teams model skiftes små celler i et godartet miljø til et hårdt miljø, hvor større celler har en overlevelsesfordel. Cellerne kan udvikle fusion, men det antages, at de ikke er meget gode til det i starten. Moderne celler har masser af meget udviklede maskiner til fusion, men dette ville ikke have eksisteret tidligt.
I henhold til undersøgelsen, der endnu ikke er blevet peer-reviewet, foretrækkes udviklingen af cellefusion, selvom op til 86 procent af cellerne, der prøver at smelte sammen. ”Cellefusion kan stadig udvikle sig selv med en bemærkelsesværdig høje omkostninger,” siger Constable.
”Måske har han ret,” siger Andrew Pomiankowski på University College London. ”Men jeg er temmelig skeptisk over, at dette er den grundlæggende årsag til cellefusion.”
Hvis fusion er en sådan fordel, spørger Pomiankowski, hvorfor gør ikke enkle celler det? Konstabel påpeger imidlertid, at enkle celler har tykke cellevægge, så for dem kan omkostningerne ved fusion opveje fordelene.
Der er også grunde til at tro, at der er grænser for størrelsen på enkle celler, som kun komplekse celler har formået at overvinde.
Vi får måske aldrig endelige svar på oprindelsen af seksuel reproduktion, da det er meget vanskeligt at studere. ”Jeg tror, vi bare ikke ved det,” siger Pomiankowski.