https://frosthead.com

Еволуција секса могла је пружити одбрану од ћелија рака

Зашто су организми почели да се сексају, пре него што су се једноставно размножавали асексуално као што је то чинио милион година - и још увек је то случај са једноцеличним организмима и неким биљкама и гљивицама - помало је мистерија. Сексуална репродукција се развила пре око милијарду и више година, упркос додатној потребној енергији и наизглед ометању потребе да се нађе одговарајући пар. Превладавајуће теорије сматрају да је секс постао доминантан облик репродукције захваљујући предностима веће генетске разноликости, омогућавајући потомству да се прилагоди променљивом окружењу и одржи врсте један корак испред паразита који су еволуирали до куге родитеља.

Међутим, у новом раду ПЛОС Биологи, тим научника који су предводили Универзитет у Монтпеллиеру у Француској и Универзитет Деакин у Аустралији сугерирају још један разлог због којег је живот почео и наставио секс: претња трансмисивним, канцерозним слободно оптерећењима.

„Предлажемо да се сексуална репродукција развија тако да спречи инвазију трансмисивним себичним неопластичним ћелијама варалица, од данас се називају трансмисивним ћелијама рака“, каже Фредериц Тхомас, еволутивни биолог са Универзитета у Монтпеллиеру и водећи аутор студије, пише у е-маилу. „Колико знамо, овај селективни сценарио за почетну еволуцију секса преко дрвета живота је нов.“

Рак није био проблем за најраније животне облике, прокариоте или једноцеличне организме којима недостаје ћелијско језгро, попут бактерија и археја. Ова бића се размножавају асексуално, правећи копију свог јединственог хромосома и у суштини клонирајући се.

Али ствари су се промениле еволуцијом еукариота пре више од 2, 5 милијарди година. Ови организми садрже централна језгра која обухватају њихове геноме у скупу хромозома. Групе еукариота удружиле су се у формирање првих вишећелијских организама - претходника целог сложеног живота на Земљи, од биљака до инсеката и гмизаваца до сисара. Када се ови организми размножавају, генском материјалу доприносе два мата, стварајући генетски јединствено потомство.

"Чини се да је секс пратио, непосредно претходио или заправо означио прелаз у еукариотски живот", каже Маурине Неиман, ванредни професор биологије на Универзитету у Ајови, који проучава сексуалну репродукцију, али није био укључен у ново истраживање. Каже, велико питање у еволуцијској биологији је зашто.

Секс је заиста компликован и неефикасан. Многи организми морају улагати биолошке ресурсе у својства која служе једином циљу привлачења партнера, као што су перје пауна. Чак и сам чин копулације носи ризик. "Организми су често буквално спојени заједно и то заиста није сјајна ситуација", каже Неиман. Чудна је и идеја да би створење довољно успешно да достигне репродуктивну зрелост да се побрка са генетском формулом. „Ти си некако сигурна ствар ако си одрастао и био успешан. Зашто бисте отишли ​​и направили бебу другачијом од вас? "

Еукариотска репродукција Мешајући генетику, сексуална репродукција ствара већу генетску разноликост у популацији, ограничавајући пренос ћелија рака преко појединаца у популацији. (Тхомас и др. / ПЛОС Биологи 10.1371)

Једна водећа теорија позната је као хипотеза Црвене краљице. Идеја сугерише да се како се развијао вишећелијски живот, тако и паразити и патогени који су га мучили. Употребом секса за стварање потомства са јединственим генетским особинама, неки потомци могу стећи отпор на бубе који би у супротности угрозили читаву врсту. Сексуална репродукција служи као начин да се корак испред еволуцијске трке оружја. (Назив хипотезе потиче од изјаве Црвене краљице Алису у књизи Левис Царролл кроз филм „Гледало стакла “: „Ето, видите, потребно је све што можете да урадите да бисте се задржали на истом месту.“ )

Нова студија сугерише да се ћелије рака могу сматрати другим обликом паразита. Како су се ране ћелије спојиле у јединствену еукариотску организму, ти организми би се морали заштитити од ћелија чланица које се одбијају да се потчиње целини - „унутрашњим варалицама“ или ћелијама рака. Рани вишећелијски организми би такође требали да развију одбрану од напада малигних ћелија из других организама или преносивих карцинома.

Такав рани имуни систем имао би лакшу разлику између здравих ћелија и малигних обољења, студија тврди да би сексуална репродукција створила потомство који се генетски разликује од околних организама. Циљањем ћелија канцера могло би се створити еволутивни притисак да пригрли секс, сличан притиску паразита и других патогена.

"Малигне ћелије - барем по нашем мишљењу - имају исти значај у еволуцијској биологији и екологији као и не-само-паразити и зато их треба сматрати важним као паразите и микробиоту", каже Тхомас. "Рак није само болест, већ и еволуциона сила."

Ова идеја могла би бити моћан нови начин размишљања о еволуцији, према Стеву Јохнсону, биологу који проучава еволуцију секса и интеракције домаћин-паразит на Универзитету у Нев Орлеансу. "Што више размишљам о томе, заиста вјерујем да би ово могао бити врло важан нови приступ", каже он у е-поруци. „Посебно ми се свиђа њихово повезивање модела Црвене краљице са идејом да сексуална репродукција смањује јединствену врсту паразита, преносиве ћелије рака.“

„О раку можете размишљати као о себичном феномену који умире са појединцем“, додаје Неиман. „Али шта ако није? Како би то променило еволутивни пејзаж? "

У раду, Тхомас и колеге износе неке од промена еволуционог пејзажа за које би очекивали да ће видети да ли је њихова хипотеза тачна. На пример, преносиви карциноми вероватно ће бити ретки код сексуално репродуктивних врста, а то је у ствари и случај. Постоји само неколико примера, као што су Тасманиан ђаволске лезије лица и леукемија у неким шкољкама.

Тим такође предвиђа да би већина сексуално репродуктивних врста била релативно млада или је посебно прилагођена да се одупре раку. И заиста су открили да је око половине познатих асексуалних родова старије од 500.000 година. „Преосталих 50 одсто родова састоји се од еволуцијски скандалозних“ организама за које се зна да су отпорни на мутагене, каже нови рад. Такви организми, каже Тхомас, могли би бити вредни проучавања како би сазнали више о њиховим антиканцерогеним заштитама за медицинску употребу.

Али постоји разлог што се порекло секса сматра тешким проблемом у еволуцијској биологији. Према Неимановој процени, постоје елементи нове теорије који се не сагледавају - бар још не. На пример, реткост преносивих карцинома међу створењима можда не подржава ову нову теорију.

„Универзум у којем је рак објашњавао секс захтевао би да су ти заразни канцери заиста прилично уобичајени“, каже Неиман. Она се такође пита за једну од главних претпоставки теорије да ће генетска различитост родитеља и потомства бити фактор успешне борбе против канцерогене инфекције. "Нисам сигуран да је добро тестиран и то је врло кључна претпоставка."

Тхомас признаје да хипотезу свог тима треба потврдити експериментисањем, што у овом тренутку недостаје. „У раду предлажемо неколико праваца за то, најелегантније би било коришћење клонирања животиња за процену ризика од преноса ћелија рака повезаних са асексуалном репродукцијом“, каже он. Ако је нова теорија сексуалне репродукције тачна, вероватноћа да мајка прослеђује ћелије рака свом потомству требало би да буде већа ако је ембрион имплантирани клон мајке, а не генетски различит ембрион.

Тим такође ради са клонираном хидром, морским организмима који се могу размножавати и сексуално и асексуално у зависности од услова околине. Према Тхомасу Мадсену, научнику за живот на Универзитету Деакин и коаутора нове студије, циљ је „покушати„ заразити “здраве клонске хидре карциномима и истражити њихов еволутивни одговор.“ Ако је нова теорија секса тачна, заражени хидре треба да бирају сексуалну репродукцију преко асексуалних особа.

Али порекло секса увек је било неуредно, а Неиман верује да ће тако и остати. „Мислим да ће сложеност и само неред биологије често захтевати оно што називамо плуралистичким или вишеструким објашњењима“, каже она. "Мислим да никада неће постојати опште, елегантно, јединствено, једноставно решење."

Еволуција секса могла је пружити одбрану од ћелија рака