Проповеди об эволюции: о великом изобретении митоза, очень эгоистичных генах и балансирующем отборе
Очень насыщенную Александр Владимирович выдал лекцию. Я аж не укладываюсь в традиционные 10 картинок :-)))
Кислород - страшный яд! По крайней мере, так считали наши далёкие-далёкие прокариотические предки, родственные нынешним локиархеям. Кстати, о локиархеях и не только тут и тут. Да ещё к ним подселились бактерии-предки митохондрий со своим геномом...в общем, надо было что-то с этим делать. Горизонтальный перенос генов, в принципе, неплох, но он глубоко нечестен (участвует целая молекула ДНК и ошмёток), клетка может быть или донором, или реципиентом генетического материала, а если ошмёток генетического материала заменяет собой какую-нибудь часть в целой ДНК...эта часть безвозвратно пропадает.
Считалось, что прокариоты сплошь моноплоидны, то есть у них один набор хромосом. Обломитесь - интересные галофильные археи Haloferax носят в себе аж по 17 копий генома. Что интересно, у них же наблюдается и чуть более эффективный ГПГ, чем у прочих прокариот - через цитоплазматические мостики. Тогда и генома можно передать побольше, и каждая клетка может быть как донором, так и реципиентом.
Но это так, можно сказать, лирическое. Фишка в том, что когда такая клетка делится, только одно-единственное растение (Armoracia rusticana) знает, какой клетке какая копия генома достанется. И получиться в итоге может так, что жизнеспособная клетка произведёт нежизнеспособных потомков, у которых будут копии генома с очепятками во многих местах, порой даже одних и тех же.
Полиплоидность без митоза сначала хороша (быстро накапливаются полезные мутации, а вредные менее заметны)...а потом совсем нехороша (накапливаются вредные мутации, а очищающий отбор никакущий...). Как уже говорилось - может случиться так, что в каждой из многочисленных копий генома будет испорчено одно и то же место. Так себе перспектива.
Что с этим всем делать? Есть 4 способа: циклы плоидности (на некоторое время клетка может перестать быть полиплоидом; но тогда надо быть моноплоидом подольше - иначе опять всё то же самое); генная конверсия - копирование аллеля с одной хромосомы на другую, приводящая к унификации хромосом (но это надо делать очень часто); интенсивный ГПГ с заменой своих аллелей чужими (кстати, вместе с ним начинает быть полезным кроссинговер - обмен участками хромосом); ну и наконец, изобретение митоза - при этом в каждую новую клетку попадает только по одной копии каждой хромосомы, да и эти самые хромосомы могут начать разделять свои функции (хотя из-за этого приходится изобретать механизмы такие, чтобы кроссинговер происходил только между гомологичными, близким хромосомами), а из-за этого возникает генетическая избыточность, а отсюда огромная эволюционная свобода...
Уф! Отжимаю пропотевшее полотенце.
Вся суть вкратце. И ещё более вкратце (хи-хи) здесь.
Далее речь пошла об эгоистичных генах (салют Докинзу!). Такая жуткая и нехорошая вещь, как инфантицид - дело житейское у млекопитающих. Казалось бы, почему это так распространено? Ну надо гену натворить побольше своих копий - а всё остальное перетопчется! Убил детёнышей - покрыл самку по-быстрому, наделал своих детёнышей. И неважно, какие были те, предыдущие детёныши. Может, они были в сто раз лучше. Гену пох...оду, всё равно.
Ну уж простите орнитолога - не могу удержаться от упоминания милейшей птички. Тем более что это даже и не лирическое отступление, а вполне в тему. У какапо, новозеландского нелетающего попугая, самцы только тем и занимаются, что токуют (звуки при этом издают сюрреалистичные :-))), а самки в одиночку выращивают птенцов. Казалось бы, ну и ладно, многие так делают - какие-нибудь там глухари, тетерева...но фишка-то в том, что глухари-тетерева выводковые птицы - у них цыплята уже через пару часов бодро бегают, а какапо - птенцовые, у них из яйца выходит беззащитное нечто. И очень часто самка просто не справляется, птенцы гибнут. А уж сейчас, когда в некогда земной рай Новую Зеландию припёрся человек со своими крысами-свиньями-кошками...вообще ужас. А самцам всё равно! А их генам вообще отлично - зачем тратиться на помощь одной самке, когда можно поиметь всю округу! Кстати, целый сайт о какапо и их спасении тут.
Так насколько гены могут быть эгоистичны? Во-о-от настолько! Пофиг, что в гомозиготном состоянии мышата дохнут или просто не получаются! Ген распространяется, а на остальное параллельно!
Ещё раз, и много-много раз: "благо вида" - понятие сугубо человеческое и отношения к реальному положению вещей не имеет! Вот вам тут пример. Казалось бы, логично всем производить одинаковые средненькие гаметы. Но нет - одни получают преимущество, другие вынуждены приспосабливаться...а там может получиться аж разделение полов :-))) Кстати, об интересном варианте такого дела - чуть дальше-ниже.
Интересное такое исключение из принципа Фишера (соотношение полов 1:1). Паутинные клещи - медлительные штучки, живущие на листьях. Может статься так, что на одном листе окажется потомство одной самки. И тогда, как в том анекдоте про поручика Ржевского, такой разврат начнётся - братья будут спариваться с сёстрами, инбридинг пойдёт...тогда выгодно будет производить побольше самок.
И снова о балансирующем отборе. Применимо как к стратегиям поиска пищи...
...так и, ясен пень, к стратегиям размножения. Знакомьтесь - самцы бычка-кругляка, "заботливый папаша" (крупный) и "проныра" (мелкий). Заботливые охраняют территорию и икру, которую мечет в гнездо самка. А проныры тихонечко проникают в эти самые гнёзда, не тратясь на сражения, и быстренько поливают икру. Что занятно и логично - у проныр большие семенники, у заботливых маленькие.
Как-то по-новому воспринимается тот старый анекдот про мышку, которая бегала вокруг лося и всё говорила "Ясненько! Непонятненько...". А когда лось её спросил, в чём дело, она и сказала: "Никак понять не могу - такие данные и такие рога"...
Немножко о гермафродитах. Медлительным тварюшкам вроде улиток хорошо быть перекрёстно-оплодотворяющимися гермафродитами - можно спариваться с каждым встречным и не заморачиваться. Но если тварюшка поактивнее - например, вот такой морской плоский червь - вот тут уже начинается борьба, а кому бы быть самцом (что менее затратно и более выгодно). Вон какие нечестные приёмы идут в ход :-))) В итоге, может получиться так, что в популяции таких гермафродитов распространятся мутанты-почти-самцы (специализированные такие особи), а не получившим такую мутацию особям логично стать женоподобнее (специализироваться на женской роли). И вытеснят простых гермафродитов спецы-самцы и...спецамки-самки, что ли. Считай - раздельнополыми станут!
Кислород - страшный яд! По крайней мере, так считали наши далёкие-далёкие прокариотические предки, родственные нынешним локиархеям. Кстати, о локиархеях и не только тут и тут. Да ещё к ним подселились бактерии-предки митохондрий со своим геномом...в общем, надо было что-то с этим делать. Горизонтальный перенос генов, в принципе, неплох, но он глубоко нечестен (участвует целая молекула ДНК и ошмёток), клетка может быть или донором, или реципиентом генетического материала, а если ошмёток генетического материала заменяет собой какую-нибудь часть в целой ДНК...эта часть безвозвратно пропадает.
Считалось, что прокариоты сплошь моноплоидны, то есть у них один набор хромосом. Обломитесь - интересные галофильные археи Haloferax носят в себе аж по 17 копий генома. Что интересно, у них же наблюдается и чуть более эффективный ГПГ, чем у прочих прокариот - через цитоплазматические мостики. Тогда и генома можно передать побольше, и каждая клетка может быть как донором, так и реципиентом.
Но это так, можно сказать, лирическое. Фишка в том, что когда такая клетка делится, только одно-единственное растение (Armoracia rusticana) знает, какой клетке какая копия генома достанется. И получиться в итоге может так, что жизнеспособная клетка произведёт нежизнеспособных потомков, у которых будут копии генома с очепятками во многих местах, порой даже одних и тех же.
Полиплоидность без митоза сначала хороша (быстро накапливаются полезные мутации, а вредные менее заметны)...а потом совсем нехороша (накапливаются вредные мутации, а очищающий отбор никакущий...). Как уже говорилось - может случиться так, что в каждой из многочисленных копий генома будет испорчено одно и то же место. Так себе перспектива.
Что с этим всем делать? Есть 4 способа: циклы плоидности (на некоторое время клетка может перестать быть полиплоидом; но тогда надо быть моноплоидом подольше - иначе опять всё то же самое); генная конверсия - копирование аллеля с одной хромосомы на другую, приводящая к унификации хромосом (но это надо делать очень часто); интенсивный ГПГ с заменой своих аллелей чужими (кстати, вместе с ним начинает быть полезным кроссинговер - обмен участками хромосом); ну и наконец, изобретение митоза - при этом в каждую новую клетку попадает только по одной копии каждой хромосомы, да и эти самые хромосомы могут начать разделять свои функции (хотя из-за этого приходится изобретать механизмы такие, чтобы кроссинговер происходил только между гомологичными, близким хромосомами), а из-за этого возникает генетическая избыточность, а отсюда огромная эволюционная свобода...
Уф! Отжимаю пропотевшее полотенце.
Вся суть вкратце. И ещё более вкратце (хи-хи) здесь.
Далее речь пошла об эгоистичных генах (салют Докинзу!). Такая жуткая и нехорошая вещь, как инфантицид - дело житейское у млекопитающих. Казалось бы, почему это так распространено? Ну надо гену натворить побольше своих копий - а всё остальное перетопчется! Убил детёнышей - покрыл самку по-быстрому, наделал своих детёнышей. И неважно, какие были те, предыдущие детёныши. Может, они были в сто раз лучше. Гену пох...оду, всё равно.
Ну уж простите орнитолога - не могу удержаться от упоминания милейшей птички. Тем более что это даже и не лирическое отступление, а вполне в тему. У какапо, новозеландского нелетающего попугая, самцы только тем и занимаются, что токуют (звуки при этом издают сюрреалистичные :-))), а самки в одиночку выращивают птенцов. Казалось бы, ну и ладно, многие так делают - какие-нибудь там глухари, тетерева...но фишка-то в том, что глухари-тетерева выводковые птицы - у них цыплята уже через пару часов бодро бегают, а какапо - птенцовые, у них из яйца выходит беззащитное нечто. И очень часто самка просто не справляется, птенцы гибнут. А уж сейчас, когда в некогда земной рай Новую Зеландию припёрся человек со своими крысами-свиньями-кошками...вообще ужас. А самцам всё равно! А их генам вообще отлично - зачем тратиться на помощь одной самке, когда можно поиметь всю округу! Кстати, целый сайт о какапо и их спасении тут.
Так насколько гены могут быть эгоистичны? Во-о-от настолько! Пофиг, что в гомозиготном состоянии мышата дохнут или просто не получаются! Ген распространяется, а на остальное параллельно!
Ещё раз, и много-много раз: "благо вида" - понятие сугубо человеческое и отношения к реальному положению вещей не имеет! Вот вам тут пример. Казалось бы, логично всем производить одинаковые средненькие гаметы. Но нет - одни получают преимущество, другие вынуждены приспосабливаться...а там может получиться аж разделение полов :-))) Кстати, об интересном варианте такого дела - чуть дальше-ниже.
Интересное такое исключение из принципа Фишера (соотношение полов 1:1). Паутинные клещи - медлительные штучки, живущие на листьях. Может статься так, что на одном листе окажется потомство одной самки. И тогда, как в том анекдоте про поручика Ржевского, такой разврат начнётся - братья будут спариваться с сёстрами, инбридинг пойдёт...тогда выгодно будет производить побольше самок.
И снова о балансирующем отборе. Применимо как к стратегиям поиска пищи...
...так и, ясен пень, к стратегиям размножения. Знакомьтесь - самцы бычка-кругляка, "заботливый папаша" (крупный) и "проныра" (мелкий). Заботливые охраняют территорию и икру, которую мечет в гнездо самка. А проныры тихонечко проникают в эти самые гнёзда, не тратясь на сражения, и быстренько поливают икру. Что занятно и логично - у проныр большие семенники, у заботливых маленькие.
Как-то по-новому воспринимается тот старый анекдот про мышку, которая бегала вокруг лося и всё говорила "Ясненько! Непонятненько...". А когда лось её спросил, в чём дело, она и сказала: "Никак понять не могу - такие данные и такие рога"...
Немножко о гермафродитах. Медлительным тварюшкам вроде улиток хорошо быть перекрёстно-оплодотворяющимися гермафродитами - можно спариваться с каждым встречным и не заморачиваться. Но если тварюшка поактивнее - например, вот такой морской плоский червь - вот тут уже начинается борьба, а кому бы быть самцом (что менее затратно и более выгодно). Вон какие нечестные приёмы идут в ход :-))) В итоге, может получиться так, что в популяции таких гермафродитов распространятся мутанты-почти-самцы (специализированные такие особи), а не получившим такую мутацию особям логично стать женоподобнее (специализироваться на женской роли). И вытеснят простых гермафродитов спецы-самцы и...спецамки-самки, что ли. Считай - раздельнополыми станут!