Почему бесполое размножение?

Когда вы говорите, почему мы не видим больше видов, размножающихся половым путем, чем бесполых, я полагаю, вы имеете в виду бактерии, протистов, археи, некоторые грибы и т. д.

Большинство многоклеточных организмов размножаются половым путем, что имеет смысл, поскольку организм должен быть многоклеточным, чтобы иметь клетки, специализированные для гамет. Как вы заявили, преимущество заключается в том, что половое размножение дает преимущество, позволяя быстрее создавать генетическое разнообразие, позволяя адаптироваться к меняющимся условиям.

Однако посмотрите на одноклеточные организмы, размножающиеся бесполым путем. Бесполое размножение полезно во многих случаях, поскольку оно может создавать особей быстро и в больших количествах. Например, дрожжи могут размножаться каждый час при надлежащих условиях. Для дрожжей это означает выживание только за счет численности. Для нас это означает, что мы можем испечь хлеб за несколько часов.

Если вы считаете, что организмы, размножающиеся бесполым путем, находятся в невыгодном положении из-за отсутствия генетического разнообразия, подумайте о бактериях и устойчивости к антибиотикам. Быстрое время генерации позволяет выбирать мутации для конкретных обстоятельств. Пенициллин был представлен в 1941 году. Через два года после этого знаменательного события уже появились штаммы устойчивого к пенициллину S. aureus. Теперь, возможно, 2% стафилококка. aureus (SA) чувствителен к пенициллину, а некоторые SA являются «супербактериями» с множественной лекарственной устойчивостью: хорошо для стафилококка, плохо для нас.

Кроме того, одноклеточные организмы могут «делиться» ДНК с помощью механизмов, которые иногда сравнивают с половым размножением; латеральный перенос генов происходит посредством конъюгации, трансформации и трансдукции.

Таким образом, организмы, размножающиеся как бесполым, так и половым путем, хорошо подходят для своих экологических ниш.

Это только в дополнение к отличному ответу @anongoodnurse. В ОП упоминалось, что бесполые организмы не подвергаются рекомбинации; это неправда. Рекомбинация используется для интеграции чужеродной ДНК в прокариотические хромосомы и для репарации.

Кроме того, не стоит недооценивать силу мутационных изменений в быстро размножающихся организмах. Хотя уровень мутаций низок, подумайте об эффекте, когда он применяется к миллионам людей.

Наконец, просто интересный пример способности бактерий к эволюции. Многие организмы могут перестраивать чужеродную ДНК в свою пользу. Я упомяну конкретный пример (потому что я с ним работаю) трансформации B subtilis плазмидой, содержащей маркер устойчивости к антибиотикам и несколько токсичный ген. Часто вы найдете трансформированные бактерии, которые перестроили плазмиду, чтобы удалить или инактивировать токсичный ген, сохраняя при этом ген устойчивости. Таким образом, они все еще могут расти в селективной среде и не приносить мне никакой пользы!

Половое размножение, вероятно, возникло из-за того, что виды бактерий, размножающиеся бесполым путем, выработали эволюционно стабильную стратегию, а затем произошли быстрые изменения в окружающей среде, и только мутантные особи, которые могли размножаться половым путем, могли эволюционировать достаточно быстро, чтобы выжить, которые позже превратились в животных, размножающихся половым путем. Кроме того, виды, размножающиеся половым путем, с большей вероятностью смогут развиваться достаточно быстро, чтобы избежать вымирания в условиях быстро меняющейся окружающей среды. Однако истинная эволюционная стабильная стратегия для любого вида, вероятно, состоит в том, что виды размножаются только путем партеногенеза. Действительно, некоторые бактерии, вероятно, не эволюционировали для полового размножения, а затем превратились в виды животных, размножающиеся бесполым путем, которые все еще существуют, такие как хлыстохвост Нью-Мексико и Mycocepurus smithii.

Если вид, размножающийся бесполым путем, имеет правильный геном, он уже будет адаптирован ко всем тем будущим быстро меняющимся условиям, которые произойдут подобно распространению смертоносного паразита, предполагая, что Солнце не станет ярче или не умрет. Те, у кого скорость мутаций немного выше, будут очень медленно побеждать тех, у кого скорость мутаций медленнее, потому что они могут быстрее развить признак, который лучше всего подходит для текущей среды, но как только произойдет следующее внезапное изменение в окружающей среде, те, у кого скорость мутаций будет ниже. выжить, потому что они остались приспособленными к изменениям. После достаточно резких изменений в окружающей среде,

Еще одним преимуществом бесполого размножения является то, что мутант, размножающийся бесполым путем, который имеет правильный геном в виде, размножающемся половым путем, может вырастить 2 детей и передать им все свои гены, если вид уже имеет эволюционно стабильный размер. Однако, как только особи, размножающиеся бесполым путем, побеждают особей, размножающихся половым путем, и достигают нового эволюционно стабильного размера, каждая особь в среднем может вырастить только 1 детеныша.

Еще одним преимуществом бесполого размножения является то, что любая мутация, выгодная для потомства, полезна и для его потомства, а частота мутаций очень низка, что делает силу генетического дрейфа очень слабой, поэтому, вероятно, будет меньше тенденции, чем большее количество мутаций. чем выгоднее генетическое отклонение от того, что есть у вида, тем меньше других выгодных признаков может иметь генетический дрейф против него. Например, человек, размножающийся бесполым путем, может превзойти всех людей, кроме своих потомков, а затем развить геном, который дает им иммунитет к малярии без возможности серповидноклеточной анемии. Вид, размножающийся половым путем, если он развил устойчивость к достаточному количеству прошлых болезней, не Они обязательно должны быть более склонны к распространению смертельных паразитов, чем виды, размножающиеся половым путем. Отбор, зависящий от частоты, может легко отбирать мутации, которые делают одних особей отличными от других, чтобы иметь устойчивость к смертельным паразитам, которые уже эволюционировали, чтобы распространяться среди некоторых особей.

Чем меньше животное, тем быстрее оно может бегать, никогда не перегреваясь, потому что тем быстрее оно избавляется от тепла. Однако если он превышает скорость, на которой он может двигаться, никогда не перегреваясь, то чем быстрее он бежит, тем меньше расстояние, которое он может пробежать, прежде чем он рухнет от теплового удара. Более крупное животное, которое превышает скорость, с которой оно может бежать, никогда не перегреваясь, может бежать с этой скоростью дольше, прежде чем станет слишком жарко, чем меньшее животное, бегущее с той же скоростью.

Я читал, что волку никогда не становится слишком жарко в своей охоте, если на улице не слишком жарко, поэтому волк-мутант, размножающийся бесполым путем, вероятно, будет иметь огромное эволюционное преимущество в погоне за кроликами, пока температура воздуха не превышает 30°C. Он мог бы эволюционировать в пойкилотерма, чтобы избавиться от меха и быстрее избавляться от тепла, чтобы он мог быстрее преследовать кроликов, чтобы они с меньшей вероятностью убежали и сжигали меньше энергии, когда холодно.

С другой стороны, гепард накапливает тепло намного быстрее, чем может избавиться от него во время погони, поэтому гепард-мутант, размножающийся бесполым путем, вероятно, также будет иметь преимущество в объятиях. Он может эволюционировать в пойкилотерма, чтобы иметь более низкую внутреннюю температуру в начале погони в периоды, когда воздух холоднее, чтобы он мог преследовать свою добычу в течение более длительного времени, прежде чем станет слишком жарко, чтобы продолжать погоню, и также эволюционируют, чтобы не иметь меха, чтобы он мог быстрее избавляться от тепла после погони, чтобы, если животное-жертва придет раньше после погони, оно могло преследовать его. Это потому, что ожидаемое количество энергии, которое он получит от продолжения погони, больше, чем ожидаемое количество энергии, которое он сожжет при продолжении погони.