Kenapa organisme mula bersetubuh, bukan sekadar mereproduksi aseksual seperti yang dilakukan oleh kehidupan selama berbilion tahun-dan masih lagi, dalam kes organisma bersel tunggal dan beberapa tumbuh-tumbuhan dan kulat-adalah sedikit misteri. Pembiakan seksual berkembang kira-kira satu bilion tahun yang lalu atau lebih, walaupun tenaga tambahan diperlukan dan menghalang keperluan untuk mencari pasangan yang sesuai. Teori-teori yang digemari berpendapat bahawa seks menjadi bentuk pembiakan yang dominan disebabkan oleh manfaat kepelbagaian genetik yang lebih besar, yang membolehkan anak-anak menyesuaikan diri dengan persekitaran yang berubah-ubah dan menjaga spesies satu langkah di hadapan parasit yang berkembang untuk melanda ibu bapa.
Tetapi dalam makalah baru dalam PLOS Biology, satu pasukan saintis yang diketuai oleh Universiti Montpellier di Perancis dan Deakin University di Australia mencadangkan satu lagi sebab kehidupan bermula dan terus mengadakan hubungan seks: ancaman pembawa frekuensi, kanser.
"Kami mencadangkan pembiakan seksual berkembang untuk mengelakkan pencerobohan oleh sel-sel penipu neoplastik yang mementingkan diri sendiri, dan seterusnya dirujuk sebagai sel-sel kanser yang boleh ditularkan, " kata Frederic Thomas, ahli biologi evolusi di Universiti Montpellier dan pengarang utama kajian itu, dalam sebuah e-mel. "Untuk pengetahuan kita, senario selektif untuk evolusi awal seks di seluruh pokok kehidupan adalah novel."
Kanser tidak menjadi masalah bagi bentuk hidup terawal, prokariote, atau organisma bersel tunggal yang kekurangan nukleus sel, seperti bakteria dan archaea. Makhluk-makhluk ini menghasilkan aseksual, membuat salinan kromosom tunggal mereka dan pada asasnya mengkloning diri mereka sendiri.
Tetapi perkara berubah dengan evolusi eukariota lebih daripada 2.5 bilion tahun yang lalu. Organisma ini mengandungi nukleus pusat yang merangkumi genom mereka dalam satu set kromosom. Kumpulan eukariota bergabung bersama untuk membentuk organisma multiselular pertama-pendahulu semua kehidupan kompleks di Bumi, dari tumbuhan kepada serangga dan reptilia kepada mamalia. Apabila organisma ini membiak, bahan genetik disumbangkan oleh dua pasangan, mewujudkan keturunan genetik unik.
"Seks nampaknya telah diiringi, secara langsung diramalkan atau benar-benar menandakan peralihan kepada kehidupan eukariotik, " kata Maurine Neiman, profesor biologi bersekutu di University of Iowa yang mengkaji pembiakan seksual tetapi tidak terlibat dalam kajian baru itu. Persoalan besar dalam biologi evolusi, katanya, sebab itulah.
Seks sangat rumit dan tidak cekap. Banyak organisma mesti melaburkan sumber biologi dalam ciri-ciri yang bertujuan untuk menarik minat pasangan, seperti bulu merak. Malah tindakan copulation sendiri membawa risiko. "Organisme selalunya terperangkap bersama, dan itu bukan keadaan yang hebat, " kata Neiman. Idea bahawa makhluk yang berjaya cukup untuk mencapai kematangan reproduktif akan mahu kekacauan dengan formula genetik juga ganjil. "Anda sememangnya satu perkara yang pasti jika anda sudah dewasa dan berjaya. Kenapa awak pergi dan membuat bayi berbeza dengan awak? "
Dengan menggabungkan genetik, pembiakan seksual menghasilkan kepelbagaian genetik yang lebih besar dalam populasi, mengehadkan penghantaran sel kanser merentas individu dalam populasi. (Thomas et al. / PLOS Biology 10.1371) Satu teori utama dikenali sebagai hipotesis Red Queen. Idea ini menunjukkan bahawa kehidupan multiselular berkembang, begitu juga dengan parasit dan patogen yang melanda itu. Dengan menggunakan seks untuk mencipta keturunan dengan ciri-ciri genetik yang unik, sesetengah keturunan mungkin memperoleh resistensi terhadap pepijat yang sebaliknya mengancam seluruh spesies. Pembiakan seksual berfungsi sebagai cara untuk melangkah jauh ke hadapan perlumbaan senjata evolusi. (Nama hipotesis berasal dari pernyataan oleh Ratu Merah kepada Alice di Lewis Carroll Melalui Kaca Mencari : "Sekarang, anda lihat, ia mengambil semua larian yang boleh anda lakukan, untuk terus berada di tempat yang sama." )
Kajian baru menunjukkan bahawa sel kanser boleh dianggap sebagai satu lagi parasit. Sel-sel awal bersatu untuk membentuk tunggal, organisma eukariotik, organisma-organisma ini memerlukan pengawasan terhadap sel-sel anggota yang menolak untuk menundukkan diri mereka ke seluruh "sel penipu dalaman", atau sel-sel kanser. Organisme multiselular awal juga perlu membina pertahanan terhadap serangan sel-sel malignan dari organisme lain, atau kanser yang boleh ditularkan.
Sistem imun awal sedemikian akan mempunyai masa yang lebih mudah membezakan antara sel yang sihat dan malignancies, kajian itu berpendapat, jika pembiakan seksual menghasilkan anak yang secara genetik berbeza dari organisma sekeliling. Menyasarkan sel kanser boleh mencetuskan tekanan evolusi untuk merangkul seks, sama seperti tekanan parasit dan patogen lain.
"Sel-sel malignan-sekurang-kurangnya menurut pendapat kami-mempunyai kepentingan yang sama dalam biologi evolusi dan ekologi sebagai parasit bukan diri dan oleh itu perlu dianggap sebagai parasit dan mikrobiota, " kata Thomas. "Kanser bukan sahaja penyakit, ia adalah kuasa evolusi."
Idea ini boleh menjadi cara pemikiran baru yang kuat tentang evolusi, menurut Steve Johnson, ahli biologi yang mempelajari evolusi hubungan seks dan tuan rumah-parasit di Universiti New Orleans. "Semakin saya memikirkannya, saya benar-benar percaya ini boleh menjadi pendekatan baru yang sangat penting, " katanya dalam e-mel. "Saya amat menyukai mereka menghubungkan pemodelan Red Queen dengan idea bahawa pembiakan seksual mengurangkan sejenis parasit yang unik, sel kanser yang boleh ditularkan."
"Anda boleh memikirkan kanser sebagai fenomena mementingkan diri sendiri yang mati dengan individu itu, " tambah Neiman. "Tetapi bagaimana jika ia tidak? Bagaimanakah ia mengubah landskap evolusi? "
Dalam karya tulis, Thomas dan rakan sekerja meletakkan beberapa perubahan kepada landskap evolusi yang mereka harapkan untuk melihat apakah hipotesis mereka betul. Sebagai contoh, kanser yang boleh ditularkan mungkin jarang berlaku dalam spesies penerbitan seksual, dan ini sebenarnya adalah kesnya. Hanya segelintir contoh yang wujud, seperti lesi muka syaitan Tasmania dan leukemia di beberapa kerang.
Pasukan itu juga meramalkan bahawa spesies reproduktif yang paling aseksual sama ada agak muda atau els yang khusus disesuaikan untuk menentang kanser. Dan sesungguhnya, mereka mendapati bahawa sekitar separuh daripada keturunan aseksual yang diketahui dianggarkan kurang daripada 500, 000 tahun. "Baki 50 peratus keturunan terdiri daripada organisma evolusi" skandal "yang diketahui tahan terhadap mutagen, kata kertas baru itu. Organisme sedemikian, kata Thomas, boleh dikatakan bernilai belajar untuk mempelajari lebih lanjut tentang perlindungan antikanker untuk kegunaan perubatan.
Tetapi ada sebab asal usul seks dianggap sebagai masalah yang sukar dalam biologi evolusi. Dalam anggaran Neiman, terdapat unsur-unsur teori baru yang tidak cukup menambah-sekurang-kurangnya belum lagi. Sebagai contoh, kanser yang boleh ditanggalkan di kalangan makhluk dewasa ini mungkin tidak menyokong teori baru ini.
"Alam semesta di mana kanser menjelaskan seks akan memerlukan kanser yang menular itu sangat biasa, " kata Neiman. Dia juga tertanya-tanya tentang salah satu daripada andaian utama teori, bahawa perbezaan genetik ibu bapa dan keturunan sebenarnya akan menjadi faktor dalam berjaya melawan jangkitan kanser. "Saya tidak pasti ia telah diuji dengan baik, dan ia adalah satu asumsi yang sangat penting."
Thomas mengakui bahawa hipotesis pasukannya perlu disahkan melalui eksperimen, yang pada masa ini kurang. "Kami mencadangkan di dalam kertas beberapa arahan untuk itu, yang paling elegan adalah menggunakan klon haiwan untuk menilai risiko penghantaran sel kanser yang berkaitan dengan pembiakan aseksual, " katanya. Jika teori baru tentang pembiakan seksual adalah betul, kemungkinan seorang ibu melewati sel-sel kanser kepada anak-anaknya harus lebih tinggi jika embrio adalah suatu klon yang ditanamkan ibu, bukannya embrio yang secara genetik.
Pasukan ini juga bekerjasama dengan hidra klon, organisma marin yang boleh membiak kedua-duanya secara seksual dan aseksual bergantung kepada keadaan alam sekitar. Menurut Thomas Madsen, seorang saintis hidup di Deakin University dan pengarang kajian baru, matlamatnya ialah "cuba 'menginfeksi' hydrite clonal yang sihat dengan sel-sel kanser dan menyiasat tindak balas evolusi mereka." Jika teori seks baru betul, Hydras yang dijangkiti harus memilih pembiakan seksual berbanding aseksual.
Tetapi asal-usul seks selalu berantakan, dan Neiman percaya ia akan tetap seperti itu. "Saya fikir kerumitan dan kekacauan biologi sering akan menuntut apa yang kita sebut pluralistik atau penjelasan yang banyak, " katanya. "Saya tidak fikir akan ada satu penyelesaian umum, elegan, tunggal, mudah, pernah."
