Почему в процессе эволюции возникли два пола

[Игорь Антонов]

Но в любом случае, интегрированность и скорость обмена информацией в мозге достаточна, чтобы возник феномен сознания и запустились обратные связи, позволящие надстройке регулировать базис. А в популяционной "распределенной сети" - как? Что там является "надстройкой"?

Сознание - загадка. Не понимая его механизмов, мы пока не способны делать обоснованные выводы - каких форм интеграции элементов, скоростей обмена информацией  и обратных связей достаточно для его появления, а каких - нет.
"Скорость отклика" популяционной "распределенной сети" на много порядков ниже скорости реакции человеческого мозга. Может быть, для неё, перефразируя поэта, "дольше мига длится век".

[Alexy]

У Геодакяна (http://www.ethology.ru/library/?id=21) сказано:

"...эволюционное правило реципрокных эффектов ... дает удивительную возможность выявить большую генотипическую продвинутость мужского пола даже по сугубо женским признакам ... в одной и той же породе быки генотипически "удойнее" коров, а петухи более "яйценоски", чем куры, т. е. эти признаки передаются преимущественно самцами."

Но отбор по таким признакам может проходить только у самок, как же самцы могут по ним  "продвинуться" больше?


"Так, исходя из того, что эволюция большинства видов позвоночных сопровождалась увеличением размеров, можно установить направление полового диморфизма - у крупных форм самцы, как правило, крупнее самок. И наоборот, поскольку многие насекомые и паукообразные в ходе эволюции мельчали, у мелких форм самцы должны быть меньше самок."

Насколько я помню самцы у дневных хищных птиц и совообразных почти в 2 раза меньше самок. Разве в этих группах эволюция шла на уменьшение размеров тела?

[Юрич]

вот здесь данная тема также обсуждается.
http://molbiol.ru/forums/index.php?showtopic=45058

[Alexy]

мне сложно назвать ну хоть одну молекулярную, антропологическую  или общебиологическую конференцию/тусовку в москве за последние годы где бы не было Геодакяна с одним и тем же докладом )

Есть где-то критика Геодакяна?

[Андрей Пустовалов]

Вот интересно, то ли байка, то ли это так, что у некоторых одноклеточных может быть до десятка полов :shock:
На первый взгляд не вериться, но может за этим что-то реальное стоит? Может кто знает?

Еще про Геодакяна. Я недавно слышал его выступление по ТВ, он говорил, что вероятность рождения мальчика тем выше, чем больше число половых контактов у мужчины (пример - гарем). Мне как-то кажется, что скорее чем меньше половых контактов у женщины (тем скорее она родит мальчика, это феномен детей войны, как кажется объясняет). И с биологической точки зрения логичнее. У кого какие мнения, господа?

[mastax]

Проблема возникновения полового процесса так и не решена. Действительно, у инфузорий может существовать несколько сингенов – до 14. С другой стороны, при изогамии пол как таковой отсутствует. Появлению двух полов предшествовала победа оогамии над другими типами полового процесса. Эта победа естественна, т.к. дифференцировка половых клеток по типу "донор-акцептор" наиболее рациональна и произошла независимо в разных группах организмов. Гермафродит – это те же два пола, только в одном организме. У брюхоногих моллюсков, плоских и кольчатых червей именно гермафродитизм оказался самым успешным, в то время как у членистоногих и хордовых чаша эволюционных весов склонилась в пользу раздельнополости. Облигатный партеногенез – переход к однополости - успешным оказался лишь для коловраток (остальные ограничились факультативным). Почему всё так – не берусь объяснить. Вроде бы паразитам выгодно быть гермафродитами, но нематоды и клещи этого почему-то не поняли.

[Андрей Пустовалов]

Действительно, у инфузорий может существовать несколько сингенов – до 14. С другой стороны, при изогамии пол как таковой отсутствует. /quote]
Это очень интересно. значит мноогополость не байка. Но нет ли у вас сноски, где об этом можно подробнее почитать?

[Марков Александр]

У некоторых грибов (базидиомицетов) бывают чуть ли не тысячи разных "полов" (mating types). Обзор здесь:
http://mmbr.asm.org/cgi/content/full/62/1/55?view=long&pmid=9529887#SEC0
и еще статья:
http://www.genetics.org/cgi/content/full/158/4/1491

Это у них такая замысловатая адаптация для избежания близкородственных скрещиваний.

[Эколог]

Инглиш это здорово, но не очень понятно))) Два пола - это рационально. Одному по принципу сам-с-собою просто размножится, но такое потомство будет очень уязвимо из-за отстуствия разнообразия. А двоим все-таки собраться вместе куда проще чем троим. Так что один - мало. три - много, два - оптимально.

[Дж. Тайсаев]

"Еще про Геодакяна. Я недавно слышал его выступление по ТВ, он говорил, что вероятность рождения мальчика тем выше, чем больше число половых контактов у мужчины (пример - гарем). Мне как-то кажется, что скорее чем меньше половых контактов у женщины (тем скорее она родит мальчика, это феномен детей войны, как кажется объясняет). И с биологической точки зрения логичнее. У кого какие мнения, господа?"

Мое мнение, увеличение частот рождений мальчиков связано с таким явлением как толерантность яйцеклетки к носителям определенного генома. В данном случае с "y" хромосомой. Почему это выработалось адаптивно общеизвестно, самцы эволюционно более пластичны, поскольку выгоднее пресс естественного отбора для популяции оказывать именно на них.
А насчет влияния половых контактов, я думаю, что тут причина косвенная. Высокая сексуальная активность мужчины говорит о хорошем уровне андрогенов, а это в свою очередь каким то образом влияет на толерантность яйцеклетки к сперматозоидам несущим именно эти мужские гены. Что-то вроде полового отбора.
Впрочем, может имеются факты о частых половых контактах с разными мужчинами, не уверен. Интересно, тогда у представительниц древнейшей профессии должны быть в основном только мальчики.

[Alexy]

Вот моделирование процесса возникновения и закрекпления 2-х полов

[ivank]

Почему в процессе эволюции возникли два пола

Какие эволюционные преимущества дают два пола?

Вообще-то это два разных вопроса, т.к. у эволюции нет предвидения.

По поводу вопроса, вынесенного в название темы. Ответ должно представлять собой эволюционный сценарий, состоящий из нескольких шагов.
1) Каждый шаг должен быть обоснован какими-то данными
2) Каждый шаг должен быть не слишком велик
3) Каждый шаг должен давать ясное селективное преимущество.
Образцом является предложенный Дарвином сценарий эволюции глаза. См. картинку на http://evolutio.narod.ru/shabanov03.htm

Некоторое время назад в не очень подходящем месте я сделал небольшой обзор современных представлений о возникновении половой структуры эукариот. Сейчас просмотрел - вроде неплохо получилось, так что приведу самоцитату. http://kasparovchess.crestbook.com/viewtopic.php?pid=55304#p55304

Будем рассматривать половое размножение только у одноклеточных эукариот. В классическое половое размножение входит:
1) Слияние двух гаплоидных клеток (т.е. с одинарным набором хромосом)
2) Слияние ядер этих клеток, в результате чего образуется диплоидная клетка (т.е с двойным набором хромосом)
3) Мейоз: особый тип деления клетки, отличный от обычного бинарного деления (митоза), проходящий в два этапа и приводящий к образованию четырех гаплоидных клеток
4) Механизм, обеспечивающий существование двух разных типов гаплоидных клеток ("полов"). Только клетки разных половых типов могут сливаться.
Идея ответа в том, что эти признаки возникли не одновременно, а последовательно.

Единственное существенное сходство между половым процессом у бактерий и половым размножением у эукариот - это участие родственных систем рекомбинации (обмена участками между молекулами ДНК). Но система рекомбинации, по-видимому, возникла гораздо раньше совсем для другой цели - реанимации наткнувшихся на препятствие ДНК-полимераз (точнее говоря, вилок репликации).  http://www.pubmedcentral.nih.gov/picrender.fcgi?artid=516472&blobtype=pdf

Половое размножение не могло возникнуть у бактерий, т.к. клеточный скелет у них внешний - жесткая и сложно устроенная клеточная стенка, что делает практически невозможным слияние клеток. Предки эукариот перешли на внутренний цитоскелет (актин, тубулин) и отказались от клеточной стенки. Вскоре после этого (то есть, на уровне одноклеточных предков всех эукариот) должно было возникнуть половое размножение, т.к. ферменты, в нем участвующие, есть у всех эукариот.

Общепринято, что одна из функций полового размножения - увеличение генетического разнообразия популяции. Однако важно отметить, что данный фактор не имееет большого значения для одноклеточных, т.к. их популяции настолько велики, что для обеспечения  разнообразия достаточно мутагенеза. Подтверждением этого соображения является вторичная потеря полового размножения у некоторых многоклеточных, сильно уменьшившихся в размерах в ходе эволюции. Следовательно, стремление к увеличению генетического разнообразия вряд ли может быть использовано для объяснения происхождения полового размножения.

Как же возникло половое размножение?

1) Среди простейших есть множество примеров, когда клетки сливаются, но это не ведет к половому размножению - образуется синцитий (многоядерная клетка). Это с одной стороны говорит о том, что механистически легко изобрести слияние клеток, если есть внутренний цитоскелет и гибкая наружная оболочка, а с другой стороны, - что у слияния клеток есть селективные преимущества, не связанные с половым размножением. Известно, что современные простейшие обычно сливаются в условиях голодания (обобществляя таким образом наличные питательные ресурсы). Возможно, так происходило и с предками эукариот. Это тем более логично, потому что диплоидные клетки более устойчивы к действию радиации за счет возможности восстановления утраченной информации по второй копии гомологичной хромосомы, что дает возможность переносить более широкий комплекс неблагоприятных условий.

2) Слияние клеток происходит с участием актинового цитоскелета, а слияние ядер - с участием тубулиновых микротрубочек. Слияние ядер могло быть изобретено как до, так и после мейоза.

3) Функция мейоза - редукция кратности набора хромосом до одинарного. Действительно, черезмерная полиплоидия или многоядерность могут быть опасны для клетки. Для того чтобы мейоз развился на основе механизма митоза необходимы были:
система поиска гомологичных хромосом - она возникла на основе древней системы рекомбинации;
недопущение расхождения сестринских хроматид в первом делении мейоза - для этого возникли белки когезины;
недопущение начала репликации ДНК в промежутке между первым и вторым делениями - за счет используемого с той же целью в митозе циклина В;
система ориентации сестринских хроматид к одному полюсу в первом делении.

Подробнее про все написанное выше можно почитать здесь: http://www.nature.com/hdy/journal/v88/n2/pdf/6800034a.pdf

4) Позже возникли два разных типа клеток (гамет), способных только к перекрестному спариванию. Морфологически они не отличались (изогамия), но отличались по специализированному участоку генома - локусу спаривания. Классический пример - локус спаривания у пекарских дрожжей. http://en.wikipedia.org/wiki/Mating_of_yeast
За счет чего возникла такая половая ассиметрия? Согласно одной гипотезе - в результате отбора на наиболее эффективное спаривание между гаметами, использующего полиморфизм соответствующих генов. Согласно другой - виноваты внутриклеточные паразиты, способные вызвать самонесовместимость клеток одного типа. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=pubmed&cmd=Retrieve&dopt=AbstractPlus&list_uids=8396777&itool=iconabstr&query_hl=109&itool=pubmed_docsum

Затем в ходе эволюции с одной стороны возникли половые хромосомы, а с другой - возникли мужской (мелкие) и женский (крупный) типы клеток - анизогамия.   Классическая модель возникновения анизогамии - за счет отбора  с одной стороны на увеличение количества гамет (мужские), а с другой - на повышение жизнеспособности зиготы за счет ее укрупнения (за счет укрупнения женских гамет).
http://www.journals.royalsoc.ac.uk/media/25pmvlwrlqpd5chyyjvw/contributions/w/k/t/5/wkt5abrvxm4l6ffw.pdf

[Machairodus]

Половое размножение сильно ускоряет
естественный отбор, в частности тем, что можно
оценить жизнеспособность и приспособленность
партнера задолго до того как он "отдал концы".
Поэтому есть животные которые в благоприятных
условиях размножаются партэногенезом а в неблагоприятных
условиях, когда нужно быстро приспособится к изменениям среды, переходят к половому размножению.

[Alexy]

Половое размножение сильно ускоряет естественный отбор,
в частности тем, что можно оценить жизнеспособность и приспособленность партнера
задолго до того как он "отдал концы".

Такая оценка ведь  может быть совсем неадекватна? Ибо половой отбор может "действовать в совсем другую сторону", чем естественный.

А других доводов в пользу того, что организм  с половым размножением быстрее приспосабливается пока нету? Или они есть?

[Machairodus]

Половое размножение сильно ускоряет естественный отбор,
в частности тем, что можно оценить жизнеспособность и приспособленность партнера
задолго до того как он "отдал концы".

Такая оценка ведь  может быть совсем неадекватна? Ибо половой отбор может "действовать в совсем другую сторону", чем естественный.

Разве? Не знаю таких примеров.

А других доводов в пользу того, что организм  с половым размножением быстрее приспосабливается пока нету? Или они есть?

Конечно есть -- пловой отбор позволяет получить ребенка
более приспособленного чем каждый из родителей за счет
комбинации различных приспособительных механизмов
родителей.