Wsn210711

Какие факторы в процессе развития жизни на Земле обеспечили столь широкое распространение полового размножения? Этот вопрос уже давно интересует специалистов в области эволюционной биологии. Теорий на сей счет выдвинуто много, но ни подтвердить, ни опровергнуть их до сих пор никому не удавалось, главным образом, из-за отсутствия подходящих модельных организмов, на которых можно было бы поставить соответствующую серию экспериментов в лаборатории. Однако вскоре ситуация, похоже, изменится благодаря ученым из Швейцарской высшей технической школы в Цюрихе.

Руководитель проекта, профессор эволюционной экологии Кристоф Форбургер (Christoph Vorburger), демонстрирует ряды лабораторных растений в горшочках, обернутых в целлофан, и поясняет: "На каждом растении есть несколько тлей в качестве жертв, затем мы запускаем туда наездников, и они откладывают свои яйца внутрь тлей, которые затем служат пищей для личинок наездников. Потом тли погибают, личинки окукливаются, и через некоторое время из них вылупливается новое поколение наездников. Весь цикл занимает около двух недель".

Особенности тлевых наездников

Тлевые наездники, или афидииды (Aphidiidae) - это мелкие насекомые отряда перепончатокрылых, то есть близкие родственники ос. Они паразитируют на тлях, а потому пользуются очень высоким спросом в сельском хозяйстве как биологическое средство борьбы с этими вредителями. Наездники поистине незаменимы в парниках и теплицах. Но для швейцарских исследователей эти насекомые представляют интерес по другой причине, - говорит профессор Форбургер: "У этих насекомых есть, как водится, самцы и самки, которые должны спариться для получения потомства. Однако есть среди них и особи, способные на однополое размножение. Это только самки, они обходятся без оплодотворения, из их яиц появляются на свет только особи женского пола".

Такой процесс однополого размножения именуется партеногенезом. Для некоторых видов он является облигатным или обязательным, поскольку у них вообще нет самцов. Что же касается тлевых наездников, то здесь речь идет о факультативном партеногенезе.

Плюсы и минусы полового размножения

Швейцарские ученые надеются, что, используя этих насекомых в качестве модельного организма, им удастся выяснить, в чем же состоит эволюционное преимущество полового размножения. Ведь, строго говоря, с количественной точки зрения оно довольно неэффективно: потомство производят только самки, то есть лишь часть популяции. Зато, как считается, половое размножение гораздо эффективнее с точки зрения приспособляемости, адаптации вида к изменению внешней среды обитания, поскольку увеличивает наследственную изменчивость. Так, ученые полагают, что происходящая при половом размножении рекомбинация генов позволяет успешнее справляться, например, с возбудителями опасных заболеваний.

Проблема лишь в том, что проверить все эти теории на практике пока не удавалось. Правда, наука знает немало видов организмов, у которых параллельно сосуществуют половой и бесполый виды размножения, однако особи, представляющие тот или иной способ размножения, различаются столь значительно, что сравнить их между собой практически невозможно.

Ускоренная эволюция в лаборатории

Совсем иное дело - тлевые наездники, подчеркивает профессор Форбургер: "Сейчас выяснилось, что один-единственный наследственный фактор, один ген определяет, как будет размножаться данная особь - половым путем или бесполым". Во всех других отношениях эти самки наездника идентичны, а значит, их легко сравнивать, это идеальный модельный организм. "В принципе, - говорит ученый, - мы можем теперь в лаборатории создать конкурентные условия для этих двух способов размножения - взять, например, часть популяции, размножающейся половым путем, и внедрить в геном ее особей той фактор, что детерминирует бесполое размножение". А далее эти две группы во всех прочих отношениях идентичных насекомых можно помещать в различные условия и наблюдать, какой из способов размножения когда окажется эффективнее.

Профессор Форбургер поясняет: "Мы могли бы, например, следить на протяжении многих поколений за развитием двух популяций, одна из которых имеет контакт с патогенными грибами и бактериями. Было бы логично ожидать, что в этой популяции преимущество получит половое размножение, поскольку оно обеспечивает более быструю адаптацию к возбудителям болезней".

Автор: Владимир Фрадкин
Редактор: Ефим Шуман