Викарий Брея (научная гипотеза)
« Викария Брея » Гипотеза (или модель Фишера-Мюллера). [ 1 ] ) пытается объяснить, почему половое размножение может иметь преимущества перед бесполым. Размножение – это процесс, посредством которого организмы производят потомство. Бесполое размножение [ 2 ] включает одного родителя и приводит к появлению потомков, генетически идентичных друг другу и родителю.
В отличие от бесполого размножения, при половом размножении участвуют два родителя. Оба родителя производят гаметы посредством мейоза — особого типа деления клеток, при котором число хромосом уменьшается вдвое. [ 3 ] На ранней стадии мейоза, до разделения хромосом в двух дочерних клетках, хромосомы подвергаются генетической рекомбинации . Это позволяет им обмениваться частью своей генетической информации . [ 4 ] Следовательно, все гаметы одного организма генетически отличаются друг от друга. Процесс объединения двух гамет двух родителей называется оплодотворением . Половина генетической информации от обоих родителей объединена. В результате появляются потомки, генетически отличающиеся друг от друга и от родителей.
Короче говоря, половое размножение допускает непрерывную перестановку генов. Следовательно, потомство популяции особей, размножающихся половым путем, будет демонстрировать более разнообразный выбор фенотипов . Благодаря более быстрому достижению благоприятных генетических комбинаций, популяции, размножающиеся половым путем, развиваются быстрее в ответ на изменения окружающей среды . Согласно гипотезе Викария Брея, секс приносит пользу населению в целом, а не отдельным лицам внутри него, что делает его результатом группового отбора . [ 5 ] [ 6 ]
Недостаток полового размножения
[ редактировать ]Половое размножение часто требует больших усилий. Поиск партнера иногда может быть дорогостоящим, рискованным и трудоемким процессом. Ухаживание, совокупление и уход за новорожденным потомством также могут отнимать много времени и энергии. С этой точки зрения бесполое размножение может показаться намного проще и эффективнее. Но еще одна важная вещь, которую следует учитывать, заключается в том, что особи с наиболее высокой приспособленностью с большей вероятностью найдут себе пару и размножатся. Следовательно, шансы на появление потомства с более высокой приспособленностью возрастают. Гипотеза Викария Брея предполагает, что половое размножение более выгодно, чем бесполое, несмотря на затраты времени и усилий.
Происхождение имени «Викарий Брея»
[ редактировать ]Гипотеза названа в честь викария Брея , полувымышленного священнослужителя , который сохранил свою церковную должность, быстро адаптируясь к преобладающим религиозным ветрам в Англии, переключаясь между различными протестантскими и католическими обрядами по мере смены правящей иерархии. [ 7 ] Описываемой фигурой был Саймон Алейн, живший между 1540 и 1588 годами. Основная работа Томаса Фуллера (ум. 1661), «Достойные Англии» , описывает этого человека: [ 8 ]
Жизнерадостный викарий [ Брэя ], живший при короле Генрихе VIII, короле Эдуарде VI, королеве Марии и королеве Елизавете, был сначала папистом , затем протестантом, затем папистом, а затем снова протестантом. Он видел, как сожгли нескольких мучеников (в двух милях отсюда) в Виндзоре , и нашел этот огонь слишком жарким для его нежного нрава. Этот викарий, на которого кто-то обвинил [нападал] за то, что он был перебежчиком и непостоянным подменышем, сказал: «Это не так, потому что я всегда придерживался своего принципа, а именно – жить и умереть викарием Брея». [ 9 ] - Достойные Англии , опубликовано в 1662 г.
Происхождение гипотезы
[ редактировать ]Гипотеза была впервые высказана в 1889 году Августом Вейсманом. [ 10 ] а затем Гюнтером (1906). [ 11 ] Впоследствии гипотеза была сформулирована в терминах популяционной генетики Фишером (1930). [ 12 ] и Мюллер (1932) [ 13 ] и с большим математическим формализмом Мюллера (1958, 1964). [ 14 ] [ 15 ] и Кроу и Кимура (1965). [ 16 ] Сомнения в обоснованности гипотезы викария Брея вызвали появление альтернативных гипотез, таких как:
- Лучший мужчина (Williams, 1966; Emlen, 1973; Treisman, 1976): Гипотеза лучшего человека предполагает, что в среднем потомство, полученное половым путем, может иметь несколько меньшую приспособленность, чем потомство, полученное бесполым путем, но гораздо большее разнообразие потомство, полученное половым путем, подразумевает, что среди них будет несколько особей необычайно высокой приспособленности. Если у этих особей высокие шансы на выживание и размножение, их потомство также может иметь высокую приспособленность. Если учесть, что это происходит на протяжении нескольких поколений, доля людей с высокой приспособленностью может увеличиться настолько быстро, что этого будет более чем достаточно, чтобы компенсировать затраты на секс.
- «Запутанный банк» (Ghiselin, 1974; Burt and Bell, 1987; Ridley, 1993): Гипотеза «Запутанного банка» предполагает, что половое размножение полезно, когда существует острая конкуренция за пространство, пищу и ресурсы. В нем утверждается, что генетически разнообразные потомки особей, размножающихся половым путем, способны извлекать больше пищи из окружающей среды, чем генетически идентичные потомки особей, размножающихся бесполым путем.
- Красная Королева (Ван Вален, 1973; Гамильтон, 1975; Левин, 1975; Чарльзуорт, 1976; Глезенер и Тилман, 1978; Глезенер, 1979; Белл, 1982; Белл и Мейнард Смит, 1987; Ридли, 1993; Питерс и Лайвли, 1999). , 2007 г.; Nuismer, 2004; Kouyos et al., 2007; Salathé et al., 2008): Гипотеза Красной Королевы предполагает, что организмы должны постоянно адаптироваться и развиваться, чтобы выжить. Если вид не адаптируется к своим развивающимся естественным врагам и изменяющейся окружающей среде, он вымрет . Эта гипотеза также предполагает, что половое размножение полезно. Но в отличие от гипотезы викария Брея, гипотеза Красной Королевы утверждает, что половое размножение приносит пользу не только населению в целом, но и напрямую приносит пользу отдельным генам. [ 7 ]
Математические модели использовались, чтобы попытаться доказать или опровергнуть эти гипотезы. Однако для математической модели необходимо сделать предположения. Предположения о численности популяции, процессе размножения, окружающей среде, естественных врагах и так далее. Вот почему всегда будут группы населения, к которым данная модель неприменима. Некоторые модели лучше объясняют «среднюю» популяцию, в то время как другие лучше объясняют меньшие группы населения или группы населения, живущие в более экстремальных условиях. Хорошим способом решить, какая модель является лучшей, может быть сравнение ожидаемого результата модели с данными естественных наблюдений. [ 17 ]
Люди, критикующие гипотезу Викария Брея (и все другие гипотезы, предполагающие, что половое размножение имеет преимущество перед бесполым), говорят, что половое размножение может быть полезным в некоторых ситуациях, но не всегда, поэтому оба способа размножения все еще существуют. Если бы половое или бесполое размножение было бы гораздо более полезным, эволюция должна была бы привести к исчезновению одного из двух способов размножения и сохранению другого.
Примечания
[ редактировать ]- ^
Мартин, Пер (2015). «Репродуктивная биология: партеногенез: механизмы, эволюция и ее значение для роли мраморных раков как модельного организма и потенциального захватчика». В Каваи Тадаши; Фолкс, Дзен; Шольц, Герхард (ред.). Пресноводные раки: глобальный обзор . Бока-Ратон: CRC Press. п. 70. ИСБН 9781466586406 . Проверено 26 июля 2016 г.
Гипотеза Викария Брея, также называемая моделью Фишера-Мюллера в честь ее разработчиков (Фишер 1930, Мюллер 1932) [...].
- ^ Энгельштедтер, Ян (1 июня 2017 г.). «Бесексуальный, но не клональный: эволюционные процессы в аутомиктических популяциях» . ГЕНЕТИКА . Проверено 21 августа 2018 г.
- ^ Фриман, Скотт (2011). Биологические науки (6-е изд.) . Хобокен, Нью-Йорк: Пирсон. п. 210.
- ^ Альбертс, Брюс (2002). Молекулярная биология клетки, четвертое издание . Нью-Йорк: Garland Science. ISBN 978-0-8153-3218-3 .
- ^ Уилсон, Дэвид Слоан и Скотт К. Глисон. Большая книга о сексе (1982) Общество изучения эволюции
- ^ Танненбаум, Эммануэль и Хосе Ф. Фонтанари. «Квазивидовой подход к эволюции половой репликации у одноклеточных организмов», Теория в биологических науках , Springer: Берлин / Гейдельберг, ISSN 1431-7613 , выпуск 127, номер 1, март 2008 г.
- ^ Jump up to: а б Ридли, Мэтт . Красная Королева: Секс и эволюция человеческой природы (1993), Penguin Books ISBN 0-06-055657-9
- ^ «Брэй, Сент-Майкл» . Топографический словарь Англии. Эд. Сэмюэл Льюис (издатель) . Лондон 1848. 350–353. Британская история онлайн. Проверено 3 января 2015 г.
- ^ Веб-сайт истории Брей- Темза. Проверено 3 января 2015 г.
- ^
Либертини, Джачинто (2011). «WebmedCentral Zoology (2011) 2 (3): WMC001787: Согласование предсказаний имитационной модели эволюционного преимущества пола с данными наблюдений». Эволюционные интерпретации старения, феномена болезней и пола . Неаполь: Коперниканские издания. п. 205. ИСБН 9788890648601 . Проверено 26 июля 2016 г.
Впервые была высказана «классическая» гипотеза (она же гипотеза Фишера-Мюллера) о том, что половое размножение эволюционно выгодно, поскольку оно допускает непрерывную перестройку генов [...], которую Белл назвал «Викарием Брея» [Bell, 1982]. Вейсмана [Weismann, 1889] [...]. Впоследствии она была сформулирована в терминах популяционной генетики Фишером [Fisher, 1930] и Мюллером [Muller, 1932] [...].
- ^ Белл, Грэм (1982). Шедевр природы: эволюция и генетика сексуальности . Калифорния: Издательство Калифорнийского университета.
- ^ Фишер, Рональд Эйлмер (1930). Генетическая теория естественного отбора . Оксфорд: Кларендон Пресс.
- ^ Мюллер, Герман Йозеф (1932). «Некоторые генетические аспекты пола». Американский натуралист . 66 (703): 118–138. дои : 10.1086/280418 . S2CID 84301227 .
- ^ Мюллер, Герман Йозеф (1958). «Эволюция путем мутации» . Бюллетень Американского математического общества . 64 (4): 137–160. дои : 10.1090/S0002-9904-1958-10191-3 .
- ^ Мюллер, Герман Йозеф (1964). «Отношение рекомбинации к мутационному прогрессу». Мутационные исследования/Фундаментальные и молекулярные механизмы мутагенеза . 1 :2–9. дои : 10.1016/0027-5107(64)90047-8 . ПМИД 14195748 .
- ^ Дж. Ф. Кроу и М. Кимура (1965). «Эволюция сексуальных и бесполых популяций». Американский натуралист . 99 (909): 439–450. дои : 10.1086/282389 . S2CID 84226196 .
- ^ Либертини Г. (2011): Согласование предсказаний имитационной модели эволюционного преимущества пола с данными наблюдений. Вебмедцентрал; ЗООЛОГИЯ; 2(11):WMC002464.