Почему половое размножение так распространено, если намного проще производить потомство с помощью деления или почкования? Одним из ответов на этот вопрос является «гипотеза Чёрной Королевы». Команда биологов из Великобритании, которая уже много лет изучает больших дафний (Daphnia magna) — планктонных ракообразных, смогла проверить эту гипотезу «в цифрах». Результаты работы опубликованы в журнале Proceedings of the Royal Society B.
Пресноводные большие дафнии интересны тем, что могут размножаться и половым, и бесполым (партеногенетическим) способом. В ходе исследования биологи решили выяснить, какое потомство рачков является более уязвимым — которое несёт гены двух родительских особей, или только одной.
Для этого учёные в течение нескольких лет наблюдали за жизнью более 6 тысяч Daphnia magna, получившихся в ходе как полового, так и бесполого размножения. В процессе наблюдений исследователи подвергли юных рачков серьёзному испытанию: подсаживали к ним паразитов — бактерии Pasteuria ramosa (которые, к слову, снижают плодовитость заражённых дафний).
Эксперимент проводился так: бактерий разделили на 2 колонии. Бактерии из одной в течение года паразитировали на дафниях. А вторая группа бактерий в течение того же года находилась в изоляции от «хозяев». Затем исследователи проверили устойчивость дафний к бактериям из обеих групп. По устойчивости к бактериям из изолированной колонии дафнии, получившиеся бесполым размножением, не сильно отличались от дафний, рождённых половым путём. А вот когда на дафний «напустили» бактерий, до этого эволюционировавших вместе с ними, то «половые» дафнии оказались более чем в два раза устойчивей «бесполых»: у первых заразилось только 15% дафний, тогда как у вторых — все 46%. Когда паразиты развивались уже внутри организма дафний, «половые» дафнии также сопротивлялись сильнее: внутри них исследователи обнаружили вдвое меньше спор паразитических бактерий, чем внутри «бесполых».
Итак, выяснилось, что дафнии, рождённые в результате полового размножения, существенно быстрее вырабатывали устойчивость к быстро эволюционирующим паразитам — бактериям. По мнению исследователей, выгода от полового размножения, в результате перемешивания генов родителей, оказалась достаточно сильной и быстрой, чтобы компенсировать затраты на поиски полового партнёра (проблема, которая не волнует организмы, размножающиеся бесполым путём). Таким образом, подтверждается так называемая «гипотеза Чёрной Королевы» (Red Queen hypothesis), обосновывающая существование полового размножение более быстрой адаптацией к меняющимся условиям среды. Как нетрудно догадаться, название термина берёт начало в книге Льюиса Кэрролла о приключениях Алисы. В книге «Алиса в Зазеркалье» происходит такой диалог:
— У нас, — сказала Алиса, с трудом переводя дух, — когда долго бежишь со всех ног, непременно попадёшь в другое место.
— Какая медлительная страна! — вскричала Королева. — Ну а здесь, знаешь ли, приходится бежать со всех ног, чтобы только остаться на том же месте.
«Мы впервые доказали гипотезу Чёрной Королевы в ходе краткосрочного эксперимента на животных», — резюмируют авторы работы.
