Происхождение полового размножения

Приобретенный путем горизонтального переноса чужеродный ген может не встроиться в регуляторные и биохимические пути захватившего его организма и либо не принести никакой пользы, либо даже принести вред. Поэтому генетический обмен между сильно различающимися организмами — это игра наудачу, некая «русская рулетка». Но из-за огромной скорости размножения и большого числа потомков у прокариот отбор имеет достаточно вариантов для выбора, и в итоге такой процесс может оказаться полезным.

У эукариот потомков гораздо меньше и скорость размножения ниже, они, как правило, не могут себе позволить так рисковать. К тому же регуляторные генные сети у них сложнее, и меньше шансов, что последовательность ДНК от филогенетически далекого организма сможет в них встроиться.

 

Переход от «бездумного» и «хаотичного» генетического обмена «всех со всеми» к более жестко регулируемому генетическому обмену — только с генетически близкими организмами — ознаменовал переход к обычному для эукариот половому циклу с оплодотворением и мейозом. Генетически близкие организмы, которые обмениваются генами между собой, но не с другими организмами, в этом случае составляют биологический вид.

Горизонтальный перенос генов происходит и у эукариот. Во-первых, в каждой клетке животных помимо ядерного генома присутствует митохондриальный геном, то есть, по сути, геном прокариоты. У растений кроме митохондрий есть еще один тип бывших прокариотных симбионтов — пластиды, также имеющие свой геном. При этом между геномом органеллы и ядерным геномом происходили неоднократные акты обмена генами. В основном гены «уходят» из органелл в ядерный геном.

Есть и другие случаи приобретения эукариотами чужих генов. Рекордсмены по «заимствованиям» — диатомовые водоросли.

Бделллоидные коловратки — единственная крупная группа (класс) животных, у представителей которой не обнаружено полового размножения с оплодотворением. Они размножаются исключительно партеногенетически. У представителей этой группы обнаружен захват чужеродных генов из окружающей среды, за счет чего повышается их генетическое разнообразие. В их геноме найдены работающие гены растительного, грибного и бактериального происхождения.

Паразитические растения захватывают гены хозяев. Но не только они участвуют в горизонтальном переносе. Агробактерии, поражающие корни большинства двудольных растений, внедряют свою ДНК в их клетки, заставляя растение продуцировать опины — вещества, которыми питается агробактерия. Агробактерии — природные генные инженеры. Их «достижениями» (плазмидами) активно пользуются ученые, когда хотят изменить геном растения.

Виды полового процесса

Как и жизненный цикл, половой процесс претерпел определенную эволюцию.

Наиболее простой формой полового процесса является конъюгация. При этой форме не образуется специализированных гамет, а сливаются (конъюгируют) обычные клетки. Такую форму полового процесса мы можем наблюдать у инфузорий и спирогиры.

Половой процесс с участием гамет (специализированных половых клеток) бывает следующих типов.