В первородном грехе виноваты астероиды

Уже давно многие исследователи обвиняют кометы и астероиды во многих грехах: они и определили нынешнюю форму Земли, и вызвали появление жизни на планете, и стали причиной гибели динозавров, даже изменили ход эволюции человека. Однако пока никто не подозревал их в причастности к появлению ... секса. И вот теперь этот досадный пробел восполнен: ученые из Калифорнийского технологического института и Jet Propulsion Laboratory НАСА утверждают, что катаклизмы космического происхождения могли стать причиной возникновения секса...

Уже давно многие исследователи обвиняют кометы и астероиды во многих грехах: они и определили нынешнюю форму Земли, и вызвали появление жизни на планете, и стали причиной гибели динозавров, даже изменили ход эволюции человека. Однако пока никто не подозревал их в причастности к появлению ... секса. И вот теперь этот досадный пробел восполнен: ученые из Калифорнийского технологического института и Jet Propulsion Laboratory НАСА утверждают, что катаклизмы космического происхождения могли стать причиной возникновения секса.

Происхождение секса до сих пор остается одной из величайших загадок биологии. Ученые не могут точно сказать, почему живые организмы разделились на два пола, и что это вызвало. Ведь до того, как появился секс, жизнь вполне эффективно поддерживалась разными формами бесполого размножения.

Группа исследователей из Калифорнийского технологического института и Jet Propulsion Laboratory НАСА создали сообщество виртуальных "цифровых" организмов, специально для выяснения условий, при которых может возникнуть половое размножение. Поученные результаты оказались в своем роде сенсационны. Акт полового размножения никогда еще не представлялся так тесно связанным со стрессом. Как показало исследование, столкновение с кометой или астероидом могло потрясти бесполые организмы настолько, чтобы направить их по пути размножения половым путем, стимулировав шквал генетических мутаций. Этому могли способствовать и большие дозы радиации.

Пока сложно определенно говорить о потенциальных катализаторах мутаций - все догадки остаются сугубо спекулятивными. Но исследователи Клаус Вилке и Крис Адами объявили, что им удалось точно определить возможный путь, с помощью которого организмы использовали хаотичное окружение в собственную пользу, открыв дверь к "сексуальному освобождению". Ключом к этой организации мутаций стало обнаружение того факта, что когда условия жизни становятся особенно тяжелыми, популяция организмов начинает стремительно адаптироваться, претерпевая несколько мутаций. При этом большинство мутаций являются саморазрушительными. Но некоторые организмы приспосабливаются к новым условиям, при этом мутации у них продолжаются и дальше, но их носители просто вымирают, не оказывая воздействия на будущее.

"Секса никогда не должно было случиться", - часто говорят биологи. На ранних этапах существования жизни на Земле все организмы размножались бесполым путем. В этом есть преимущества - размножение гарантировано, когда у организма возникают нужные для выживания особенности, они не так быстро обесцениваются эволюцией, а потомство является абсолютной копией родителя. Кроме того, при размножении половым путем множество мутаций может возникать при различных сочетаниях генов, и в результате может вымываться "хорошее" и накапливаться "плохое". Однако несмотря на все преимущества бесполого размножения, на каком-то этапе эволюции размножение половым путем стремительно распространяется среди живых организмов. Бесполое размножение допускает очень медленную эволюцию, изменения возможны только благодаря случайным мутациям, так что возникновение человека было бы практически невозможным. Этот способ размножения также ограничивал способность популяции адаптироваться к резким изменениям окружающей среды. С другой стороны, половое размножение очень неэффективно - у людей, например, мужчина 9 месяцев "ничего не делает" (в смысле размножения), а у некоторых видов этот срок еще больше. Так почему же именно этот способ стал превалирующим?

Вилк и Адами создали две простых бактериоподобных цифровых жизненных формы и поместили их в достаточно агрессивную окружающую среду, где возникало большое число мутаций. Они исследовали жизнь этих существ на протяжении многих поколений. Ученые обнаружили естественный ограничитель числа мутаций в популяции, который является своего рода законом сохранения. Этот закон гласит, что популяция, способная адаптироваться к вредоносным последствиям нескольких мутаций, не выдержит их большого числа. Перешагнув критический порог, накопленные мутации засоряют генетический код и организмы вымирают. И наоборот, популяция, способная выдержать большое количество мутаций, оказывается крайне уязвимой перед несколькими первыми. В таких популяциях половое размножение, как полагают ученые, не могло возникнуть - потомство в таком случае окажется слишком уязвимым перед вспышкой мутаций, которые будут записаны в генетическом коде, созданном общими усилиями двух особей.

Однако простейшие организмы могли обмениваться генетической информацией "свободным и нескоординированным" способом. Такие обмены происходят и в наши дни, не приводя, однако, к размножению. Если популяция таких организмов неожиданно была потрясена большим числом мутаций, то через много поколений она могла выработать способность терпимо относиться к небольшому числу мутаций, не перенося их большого количества. Это могло привести к тому, что "плохие" мутации не смогли накапливаться в популяции, что позволило пользоваться преимуществами, даваемыми половым размножением. А как только организмы научились размножаться половым путем, они получили эволюционное преимущество для выживания в постоянно изменяющихся условиях.

Эти изменения окружающей среды и вспышка мутаций могли быть вызваны очень многими факторами. В результате каких-либо космических процессов Земля могла быть подвергнута интенсивному радиоактивному облучению, или же условия на планете могли измениться вследствие повысившейся активности вулканов.

Впрочем, полученные результаты были настороженно встречены научным сообществом. Причина достаточно проста - в исследовании речь идет о цифровых моделях живых организмов, при этом не используются никакие исторические данные о том, действительно ли была эта вспышка мутаций, и если была, то какое влияние она оказала на живые организмы. Без этих данные исследование, по мнению ряда биологов, остается сугубо спекулятивным и не дает оснований для практических выводов.

Сами исследователи с такой позицией не согласны. Они подчеркивают, что в реальных условиях провести подобный эксперимент невозможно, так как он займет слишком много времени. Они также отметили, что некоторые ученые вообще скептически относятся к любым исследованиям, проведенным с использованием цифровых организмов.