Szexualitás, evolúciós rejtély.

kutatás

A SEXMEGHATÁROZÁS FEJLŐDÉSE
Leo Beukeboom és Nicolas Perrin. Oxford University Press, Oxford, 2014.

A szex központi helyet foglal el az élővilág emberi felfogásában. Valójában a férfi és a nő közötti megkülönböztetés mélyen beágyazódott agyunkba. A szex biológiája és a szex (nem) társadalmi konceptualizációja kíséri mindennapjainkat. A férfiasság és a nőiesség minden emberi kultúra alapvető szimbolikus eleme. A taoista doktrína szerint az univerzum összes jelensége a női elv (yin) és a férfias (yang) közötti kölcsönhatásból indul ki. Biológiai okai vannak ennek a kulturális nemi rajongásnak: ez szükséges az emberi szaporodáshoz. Tekintettel azonban a nők kiemelkedő szerepére ebben a feladatban, akikre a terhesség és a szoptatás terhe hárul, a férfiak pontos hozzájárulása a reproduktív folyamathoz hosszú viták és ellentmondásos értelmezések tárgyát képezte.

Mit kell érteni nemenként? Legalább két biológiai meghatározás létezik. Az első a szexet az egyének közötti genetikai cserének tekinti. A második a meiózis jelenlétével magyarázza. Bár mindkét meghatározás átfedésben van az utazás jó részében, nem hagyják abba a fontos különbségeket: a vírusfertőzés nem szex, az önmegtermékenyítés a szex egyik formája, és a parthenogenezisnek különböző típusai vannak. A meiózis és a mitózis sok hasonlóságot mutat. Mindkettő sejt osztódással és genetikai rekombinációval jár. De a két folyamat több fontos szempontból is eltér egymástól: a mitotikus rekombináció a testvérkromatidák között történik, nincs genetikai anyagcsere, és két genetikailag azonos diploid sejtet eredményez. Ehelyett meiotikus rekombináció történik a homológ kromoszómák között, cserélődik, és négy genetikailag egyedi haploid sejt termelődik. A meiotikus szex egy összetett kétlépcsős folyamat, amelyet a szinámia indít el, vagyis két haploid sejt fúziója egy diploid zigóta képződéséig, és meioiózissal haploidia redukcióval zárul le.

Az eukarióták többségében meiotikus szexet találunk. Széles körben elterjedt, feltűnő a nagy többsejtű formák között; nem az egysejtűeknél, ahol fakultatív lehet, és csak meghatározott és rejtélyes körülmények között fejezheti ki magát. A meiotikus szex gyakran a szaporodáshoz kapcsolódik. Néha elválaszthatatlan módon. Az emberek csak szexuálisan szaporodnak, és az összes többi emlős is.

A párzási típusok szerkezetének és működésének megfejtése kiszélesítette a férfiak és a nők szexualitásának eredetét. Meglepő módon a nemek meghatározásának mechanizmusai nem konzerválódtak az evolúció során, de rendkívül sokfélékké és gyorsan mutálódtak. Mi mozgatja ennek az alapvető folyamatnak a dinamikáját, amely mindig ugyanazon eredményhez vezet: két szexuális típus, a férfi és a nő?

A nemet meghatározó mechanizmusok mindig is érdekelték a biológusokat, egyetemességük és kritikus fontosságuk miatt az élet minden formájában. 1983-ban James Bull egy kiváló szintézist tett közzé a kérdésben a nemet meghatározó mechanizmusok evolúciójában. A mai napig nem jelent meg frissítés. Ez a könyv foglalkozik ezzel a hiányossággal, anélkül, hogy eltérne a központi gondolattól, nevezetesen: a nemi meghatározási rendszerek, amelyek egyedülállónak és függetlennek mondhatók, valójában háttérfolytonosságot alkotnak. A genetikai meghatározás és a környezeti meghatározás közötti klasszikus dichotómiának sincs alapja. A szex küszöbjelenség, labilis, az öröklődés és a környezet befolyásolja.

Pythagoras (Kr. E. 570-495) segítségével felvázolták a "spermista" felfogást, amely tézis azt állítja, hogy az apa hozzájárul az utód alapvető jellemzőihez, míg az anya részvétele az anyagi szubsztrátumra korlátozódik. 1676-ban Antoni van Leeuwenhoek (1632-1723) faragott lencséket használt, 270-szeres nagyítással annak megvizsgálására, hogy mi a "bűn érzése nélkül marad fenn maradékként a házastársi kapcsolat után", és megállapította, hogy ez a titokzatos anyag, a sperma angolna állatok sokasága lakja. Úgy gondolta, hogy ezeknek a "spermium-állatoknak" döntő szerepe van az embrió anyaggal való ellátásában, míg a petesejt táplálkozást biztosít. 1694-ben Nicolaas Hartsoeker (1656-1725), Leeuwenhoek asszisztense és a spermiumok felfedezője, spermiumlátását egy előformázott ember rajzával illusztrálta egy spermium sejtben, a homunculusban.

A 18. században Lazzaro Spallanzani (1729–1799) olasz prester kétéltűekben kísérleti úton bizonyította, hogy a hím spermája szükséges a nőstény petesejtjeinek megtermékenyítéséhez. 1827-ben Karl Ernst von Baer (1792-1876) embriológus, az emlős petesejt felfedezője találta ki a sperma kifejezést. 1841-ben egy másik embriológus, Albert von Kölliker (1817-1905) rendet tett a még uralkodó fogalmi gubancban, aki mikroszkóp alatt megvizsgálta a különböző tengeri állatok termékenyítési folyamatait, arra a következtetésre jutott, hogy a spermiumok nem előformált állatok, hanem a herék sejtjeinek termékei, amelyeknek a sikeres szaporodáshoz az ovulussal kellett érintkezniük. A petesejt és a sperma fúzióját végül 1876-ban Oskar Hertwig zoológus figyelte meg.

A párok története a nemek meghatározásának módját járta be különböző kultúrákban és időkben. Parmenides, a Kr. E-
annak a méhnek a napja, ahol az embrió megtelepedik; a Kr. e. sz. Anaxagoras számára a nem a progenitor heréitől függ. Arisztotelész, a Kr. E. Kritizálta mindkét elméletet, bizonyítékot szolgáltatva arra, hogy állatokban mindkét nem embriói a méh ugyanazon oldalán telepedhetnek le, és hogy csak egy vizsgálatot végző hímeknek mindkét nemük gyermeke lehet. Empedoklész elképzeléseit követve a négy elemről Arisztotelész azt javasolta, hogy a hímeket rengeteg tűz jellemezze, emiatt melegek és szárazak, míg a nőstények, sok vízzel, hidegek és párásak. Következésképpen a nemző nemét a férfi szülő nemi aktus közbeni hőmérséklete határozza meg. A 18. században Michel Procope-Couteau (1684-1753) anatómus felvette Parmenides és Anaxagoras ötleteit, és azt javasolta, hogy a gyermek nemének szabályozásának legjobb módja a herék vagy a nem kívánt nemi élethez kapcsolódó petefészek eltüntetése. .

A nemek meghatározásának környezetvédő vagy epigenetikai elméletei nem egészen addig domináltak. A 19. század végén úgy gondolták, hogy az étel a meghatározó tényező; A nemet az anya táplálkozása határozná meg a terhesség első három hónapjában: a rossz étrend hímeket eredményezett; gazdag étrend, nőstények. A nemi kromoszómák felfedezése után az epigenetikai nézeteket elvetették. Henking 1891-ben megfigyelte, hogy a Pyrrhocoris apterus hím meiózis egy eleme (XX-X0 rendszerrel) a spermiumoknak csak a felére terjedt át. Erre az elemre "X" néven utalt, vagyis ismeretlen. 1902-ben McClung feltételezte, hogy ez egy kromoszóma, felelős a szexért. X-kromoszómának nevezte.Az X-kromoszóma részvétele a nemek meghatározásában további támogatást kapott Bridges munkájából, akik a nemi kromoszóma felépítésű Drosophila egyedeket elemezték.

Körülbelül a 20. század elején a biológusok felismerték, hogy az emberi kromoszóma felépítése különbözik a hímek és a nők között. A 23 kromoszómapár közül az egyik heteromorf a hímeknél (egy kis Y kromoszóma párosul az erőteljes X párjával), míg a nőknél a pár homorf (XX). Az évszázad előrehaladtával kiderült, hogy az embereknél a szexuális különbségek elrejtik a genetikai különbségeket: az Y kromoszóma tartalmaz olyan géneket, beleértve a Sry gént is, amelyekre szükség van a férfiasság meghatározásához és megkülönböztetéséhez. A gyermek neme attól függ, hogy az anyai petesejtet megtermékenyítő apai sperma hozzájárult-e X vagy Y kromoszómához.

A szex evolúciós perspektívái kihívást jelentenek a régóta tartó intuitív gondolatokra. Nevezzünk csak meg hármat. Először is, bár sok többsejtű nemzetség reprodukciójához kapcsolódik, a szex nem elsősorban reproduktív folyamat, mivel a költségek meghaladják az előnyöket. Ez nem jelenti a nemi közösülést is: a ivarsejtek kikelését követő külső megtermékenyítés sok organizmusban gyakori. A hím és a nő nem szükséges utódok létrehozásához; gondoljon sok rovarra. Végül a szex hosszú története során a férfiak és a nők lassan érkeztek; Két megkülönböztetett nem helyett sok organizmus morfológiailag hasonló párzási típusokkal rendelkezik, amelyek gombákban több tucat vagy száz.

Úgy tűnhet, hogy az eukarióták korai eredetével és közel univerzális elterjedésével a szexnek nagy és nyilvánvaló evolúciós előnyöket kell hoznia. De a költségek szembetűnőbbek, mint az előnyök. Nagyon különböző típusú költségek. Először is, a meiózis belső fiziológiai költségei. Az egysejtű sejtekben több energiát költenek a meiózis elérésére, mint a mitózisra. A magok konjugálásához és átrendezéséhez szükséges idő alatt egy élesztősejt nyolc mitózison eshet át, 256 leánysejt (azaz 28) termelődésével. Ez nagyon megterhelő költségnek tűnhet, amelyet enyhítenek, amikor kifejezik a szexet, kihasználva azt a tényt, hogy a környezeti feltételek kedvezőtlenebbek a fejlődés szempontjából. Az a tény, hogy a nem (például a baktériumokká való átalakulás) stressz körülmények között fejeződik ki (például nitrogénhiány esetén a Chlamydomonas-ban), nem feltétlenül jelenti azt, hogy az alkalmazkodást jelent az adott körülményekhez, hanem a körülmények minimális költségeit használja ki. Ezen asszociációk eredményeként a zigóták gyakran nyugvó állapotokra specializálódnak, egy- és többsejtű eukariótákra egyaránt.

A költségek akkor nőnek, ha a szex genetikai cserét igényel különféle egyének között (keresztezés, versengés önmegtermékenyítéssel vagy klónozással). Először is, a keresztezés jelentős rekombinációs terhelést indukálhat a szelekció során megszerzett gének előnyös kombinációinak szétesésével. Másodszor, maga a párzási folyamat drága. A férfi és női reproduktív szervek, valamint a másodlagos karakterek felépítése súlyos energia-befektetési terhet rónak. A szexuális partner megtalálása néha nehéz lehet, különösen, ha a népsűrűség alacsony. A párzás a nemi úton terjedő betegségeket is terjeszti, és ragadozási kockázatokat indukál, különösen, ha feltűnő megjelenítéssel vagy megjelenítéssel jár.

A genomoknak számos funkciót kell ellátniuk egy szervezet biológiai körforgása alatt. Emiatt különféle programokat kódolnak, amelyeket a helyzettől függően el kell némítani vagy hangot adni. Ez vonatkozik a párzási nemekre és típusokra is. A genomok alapvetően bipotensek, fel vannak ruházva azzal a képességgel, hogy bizonyos kulcsok szerint előmozdítsák az egyik vagy másik nemet. Ez az állítás teljesen igaz a környezeti nemi meghatározottságú rendszerekben: egy teknős embrió hím vagy nősténysé fejlődik az inkubációs hőmérséklet függvényében. És szinte igaz a genotípusos nemi meghatározottságú rendszerekre: egy ember vagy a Drosophila XY hordozza az összes nőstényhez szükséges gén párját; XX egyénnél férfi fenotípusok is kialakulhatnak (bár nem lesznek termékenyek, mert hiányoznak a megfelelő tesztképzéshez szükséges Y-kromoszómához kapcsolódó gének).

A nemek meghatározásának mechanizmusai nemcsak azt a kezdeti kiváltó tényezőt tartalmazzák, amely egy szervezet fejlődési programját egy férfi vagy női sors felé irányítja, hanem biztosítja az elsődleges nemi differenciálódást szervező gének jelenlétét is. A szexuális differenciálás egy összetett folyamat, amely génszabályozó hálózatokat igényel, visszacsatolási hurokkal és dinamikus antagonizmusokkal.