生物為何有性行為?專家推測是癌細胞“干的好事”

2019-06-24 09:15 來源: 我要評論0 字號:
【導讀】 例如,某些既有有性生殖又有無性生殖的物種中,由無性生殖產生的個體受癌癥影響的頻率應該高于它們由有性生殖產生的個體,除非它們也進化出有效的抗癌防御。

與無性生殖相比,有性生殖面臨著擇偶和求偶的難題,還只能將物種只有一半的基因遺傳給后代。既然如此,為什么有性生殖還會被進化而來呢?近日,一篇發布在《PLOS BIOLOGY》文章回答了這個疑問。研究人員提出了一種假說,有性生殖可以減少傳染性的癌細胞的攻擊,成為抵御癌細胞感染的一種關鍵因素。也就是說,癌細胞幫助了物種演化出了性行為。

為什么物種要從無性生殖進化為有性生殖?這一直是進化生物學的一大謎團。許多科學家對此提出了不同的觀點,其中最著名的是遺傳學家Fisher和Muller提出的Fisher-Muller假說。他們認為,有性生殖能夠加快基因重組,能夠將出現在不同個體里的等位基因匯集在一起,創造更有利的新組合。

另一個著名的假說是“紅皇后假說”,它由進化生物學家L. van Valen于1973年根據《愛麗絲鏡中奇遇記》的故事提出。他認為,物種之間形成非常復雜的相互作用、相互依存的關系。在環境條件穩定時,一個物種的任何進化改進可能構成對其他物種的進化壓力,種間關系可能推動種群進化。為了對抗病原體和寄生蟲感染,必須通過有性生殖進化出具有寄生蟲和病原體的抵抗力的后代。這就類似于在愛麗絲夢游仙境中,紅皇后說:“你必須用力奔跑,才能使自己停留在原地。”

基于上述的兩種主流觀點,法國蒙彼利埃大學進化生物學家Frédéric Thomas總結道,目前所有提出的解釋有性生殖進化的假說都傾向于認為有性生殖是有益的,因為有性生殖所創造的遺傳多樣性提供了顯著的進化優勢,增強個體的種內和種間競爭能力,并減輕了環境條件持續變化的影響。

然而,所有的有性生殖都是自發進行的,并非強制的,目前的所有的假說都無法解釋為什么越來越多的生物體自發選擇放棄了無性生殖。Frédéric Thomas認為,物種在進化的過程中受到了某種威脅,出于迫切的生存需求,有必要選擇有性生殖,而這種生存威脅來自于傳染性癌細胞。

Frédéric Thomas解釋說,從單細胞到多細胞的進化中,出現了癌細胞,這導致了多細胞生物不受控制的增殖現象。為此,早期的多細胞生物必須要進化出一種“洪荒之力”,可以防御由其它生物帶來的惡性細胞或傳染性癌細胞侵襲。而這種能力恰巧可以通過有性生殖來產生。

一些現象可以支持Frédéric Thomas的假說。例如,無性生殖多存在于單細胞生物中,如細菌的二元分裂生殖。這些無性生殖的單細胞生物也很少患癌癥。

那很多植物也不是單細胞生物,為什么植物也很少患癌癥呢?Frédéric Thomas解釋,這可能是由于植物和動物細胞的結構、發育和生理學具有根本差異。植物細胞具有堅硬的細胞壁,可以保持嚴格的細胞結構,防止不受控制的細胞生長。

與單細胞生物和植物相比,多細胞動物則更容易產生癌細胞。除了自身癌細胞外,

許多研究已經發現,還存在一類傳染性癌細胞,可以在某些動物物種內部傳播,這些傳染性癌細胞可以通過性行為、攻擊性行為等方式傳播。

為了應對這些傳染性的癌細胞,多細胞動物必須進化出一種可以識別自身和外來入侵細胞的能力,也就是進化出更加強大的免疫系統。那么這種最快的方式就是通過有性生殖加快基因重組,產生具有新功能的免疫力。

“癌細胞可能在生物演化過程中起著重要作用,它不只是一種疾病,更是一種演化的力量。” Frédéric Thomas表示,盡管有性生殖比無性生殖所需要的資源和成本更高,但會產生低風險、高獲益的生育后代,能顯著降低傳染性癌細胞在個體間傳播的風險。

此外,通過這個假說還可以得出一些新的推論。例如,某些既有有性生殖又有無性生殖的物種中,由無性生殖產生的個體受癌癥影響的頻率應該高于它們由有性生殖產生的個體,除非它們也進化出有效的抗癌防御。Frédéric Thomas表示,目前這種推論還沒有科學研究支持,需要進一步的研究來檢驗。

作者:暫無
編輯:胖胖
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