למה סקס?

מדוע האבולוציה הובילה דווקא לכיוון של שני זוויגים התלויים זה בזה לרבייה, במקום לאפשר לנו להתרבות עם עצמנו?

מאת: לוטם אליהו
הצורך הביולוגי להתרבות מביא לנו, ולמינים רבים אחרים לא מעט כאב ראש. מציאת בן/בת זוג ראויים אינה משימה קלה, צריך לשיר סרנדות, להביא פרחים ושוקולדים, לבנות בית ראוי ועוד. אז למה לטרוח? מדוע האבולוציה הובילה דווקא לכיוון של שני זוויגים התלויים זה בזה לרבייה, במקום לאפשר לנו להתרבות עם עצמנו? זו אחת השאלות העתיקות, ומדענים כבר העלו השערה לתשובה, אך כעת יש גם ניסוי שמוכיח את זה.

פשפוש בזיכרון שיחזיר אתכם לימי חטיבת הביניים העליזים, יזכיר לכם שהמורה לביולוגיה דיברה על כך שיש סקס אחר. יש יצורים חיים שאינם זקוקים לבני זוג על מנת להתרבות. הכוונה אינה לרבייה אל-זוויגית בה נוצר העתק מדויק מבחינה גנטית של ההורה, אלא ברבייה זוויגית, הכוללת תאי מין רק.. ובכן... עם עצמך. דוגמא אחת היא רביית בתולין בה נקבה יכולה לייצר נקבות אחרות.

שיטה זו נראית יעילה להפליא ובמבט ראשון צפוי שהם ינחלו הצלחה אבולוציונית מסחררת - ראשית, הם הצליחו להבטיח שכל הגנים שלהם יעברו לדור הבא (גנים אנוכיים להפליא), בעוד רבייה עם בן זוג משמעה שרק מחצית הגנים עוברים לדור הבא. שנית, זכרים זה בזבוז. הצורך לייצר זכרים משמעו ייצור מופחת פי שתיים של נקבות. כאשר הנקבה יכולה להתרבות עם עצמה אין עלות כפולה של זמן ומאמץ על ייצור זכרים שאין בהם צורך.

אבל, אחרי הכול, רבייה עם בני זוג היא האסטרטגיה הנפוצה יותר בעולם החי, אז חייבות להיות לה יתרונות המפצים על החסרונות. המדענים בדרך כלל מונים שני יתרונות עיקריים. הראשון, ערבוב גנים משני הורים יוצר צאצאים בעלי מגוון גנטי גדול יותר, דבר המגדיל את סיכוייהם להתמודד עם שינויים בסביבה, לטורפים ולטפילים. היתרון השני הוא שערבוב הגנים מונע ממוטציות רעות להצטבר.

העניין הוא שמדענים אוהבים להוכיח את ההשערות שלהם, לא משנה עד כמה הן נשמעות הגיוניות. במקרה הזה, היה מאוד קשה לבחון את שני היתרונות האלו בניסוי. כמובן שהקושי לא עצר את המדענים, וכך, לוי מורן מאוניברסיטת אורגון ושותפיו הראו, במאמר שפורסם השבוע בNature, ששני ההסברים נכונים, על ידי עריכת מניפולציות באבולוציה של תולעת הנמטודה Caenorhabditis elegans.

בדומה לבני אדם לתולעת הזו יש שני מינים אך בניגוד אלינו, לתולעת יש זכרים ויש הרמפרודיטים (גם זכר וגם נקבה באותו פרט). התדירות של הזכרים באוכלוסייה היא רק אחד לאלפיים, אז למעשה מרבית האוכלוסייה, ההרמפרודיטים, יכולה להפרות את עצמה. ההרמפרודיטים יכולים גם להזדווג עם זכרים או עם פרטים הרמפרודיטים אחרים, אך הם עושים זאת רק בתדירות של אחת ל-20.

הסיבה שמורן בחר דווקא את התולעת הזו היא הגנטיקה של C.elegans, שהיא כל כך מוכרת וידועה שהחוקרים הצליחו ליצור שני קווים גנטים של הרמפרודיטים- האחד תמיד בחר להתרבות עם תולעת אחרת והשני תמיד בחר להתרבות עם עצמו. השלב הבא היה לראות כיצד יעמדו שני הקווים הגנטים שיצר במבחן אבולוציוני. לשם השוואה, הקווים החדשים נבחנו במקביל לתולעים רגילות. המבחן הראשון רצה לבחון האם רבייה עם בן זוג באמת מסייעת להעלים מוטציות גנטיות הרסניות. חלק מהתולעים נחשפו לכימיקל בשם EMS (ethyl methanesulphonate) הגורם לשיעור המוטציות בדנ"א לעלות פי 4, ומגביר את הסיכוי להופעת מוטציה הרסנית שכזו. כדי להחמיר את המצב, התולעים הועברו לסביבה חדשה שתנפה את כל התולעים שאינן מתאימות לשרוד בה.

למרות כל האתגרים הללו, הקו הגנטי שתמיד התרבה עם בן זוג נשאר מצליח אפילו אחרי 50 דורות והצליח הרבה יותר מאשר הקו שהתרבה רק עם עצמו. אפילו התולעים הרגילות עברו לאסטרטגיה של הפריה הדדית תחת תנאים קשים אלו. זוהי דוגמא לכך שרבייה עם אחרים היא דרך להוצאת מוטציות רעות מהאוכלוסייה. מורן העריך כי הנטל הגנטי על הקו המתרבה רק עם עצמו יביא אותם להכחדה תוך כמה מאות דורות.

מורן חשף גם כמה מהתולעים שלו לחיידק הנקרא Serratia marcescens, שהוא כה קטלני שהוא הורג 80% מהתולעים הנדבקות בו. זה היה מבחן ליכולת להסתגל במהירות לתנאים חדשים, הנובע מקיום מגוון גנטי רחב. התולעים המתרבות עם בני זוג עברו את המבחן בהצלחה. הן התפתחו במהירות לעמידות לחיידק בעוד התולעים המתרבות עם עצמן לא. כמו באתגר הקודם גם כאן התולעים הרגילות עברו לרבייה עם בני זוג תחת איום החיידק. אז שתי התיאוריות נכונות - בהשוואה לרבייה עם עצמך, רבייה עם בני זוג מאפשרת הימנעות ממוטציות הרסניות ומאפשרת הסתגלות מהירה לאתגרים חדשים. לדברי מורן, מין שיתפתח לכיוון של רבייה עם עצמו בלבד מכניס את עצמו לשביל אבולוציוני ללא מוצא.

Reference: Nature doi:10.1038/nature08496
הבלוג ממנו הגיע הרעיון לכתבה
קישור למקור התמונה