Как мы выбираем своих любимых

   Причины появления новых видов живых существ - ключевая проблема эволюционной биологии.

Классические теории предлагают три вероятных механизма видообразования. …

 … Увеличение биологического разнообразия предусматривает расхождение видов (дивергенцию), которое теоретически может идти двумя путями - географическим, или аллопатрическим (от греч. - чужой и -  родина), и экологическим, или симпатрическим (от греч. -  вместе ). …

 … В случае симпатрического видообразования (без физических барьеров) причиной расхождения теоретически могут стать экологические преграды — виды начнут расходиться за счет приспособления к разным нишам в пределах общего ареала….

 … С одной стороны, для появления каждого из многих миллионов обитающих на планете видов вряд ли хватило бы физических барьеров (биосфера недостаточно разобщена для этого), поэтому симпатрическое видообразование должно существовать. С другой стороны, было непонятно, каким образом оно может происходить. Предположим, что некоторые особи в популяции стали чем-то немного отличаться от стальных. Если между ними нет физических барьеров, то любое отличие, казалось бы, должно очень быстро «размыться» в результате скрещиваний с неизменившимися сородичами, раствориться в общем генном потоке. Полезное отличие станет общим достоянием, вредное - исчезнет. В любом случае вид никогда не разделится на два, если у вышеупомянутых «немного отличающихся» особей не возникнет эндогамия, т. е. предпочтение себе подобных в качестве брачных партнеров. …

 … Лишь в последние годы, наконец получены неопровержимые свидетельства реальности этого явления (эндогамии). …

… Тем не менее механизмы формирования эндогамии и репродуктивной изоляции при симпатрическом видообразовании оставались во многом неясными. В 2006 г. мы предложили гипотезу, дополняющую классические дарвиновские схемы. Мы предположили, что в формировании репродуктивной изоляции может участвовать иммунная или иные системы распознавания «своего» и «чужого» на химическом уровне. Эти системы, по-видимому, играют важную роль в подборе полового партнера, наиболее подходящего по биохимическим и генетическим характеристикам. …

 … Репродуктивная изоляция во многих случаях, вероятно, начинается с изменения брачных предпочтений. Однако эти изменения непременно должны быть «согласованы» между партнерами. Очевидно, что если стиль ухаживания самца стал иным, то должны соответствующим образом смениться и вкусы самки; если в результате мутации изменился феромон — должен адекватно измениться и воспринимающий его рецептор. Мало того, эти сложные комплексные преобразования должны быть согласованы еще и с экологическими адаптациями, с которых все, собственно, и начинается.

 В результате многочисленных опытов по «искусственному видообразованию» у насекомых выяснилось, что эндогамия (т.е., напомним, способность избирательно скрещиваться только с себе подобными) может возникать очень быстро (всего за десяток поколений) в ходе интенсивного отбора в стрессовых, малопригодных для жизни условиях. …

 … А не задействованы ли в распознавании себе подобных компоненты иммунной системы или их аналоги?Иммунная система имеет давнюю историю: древнейшие молекулярные системы различения «своих» и «чужих» есть у всех живых существ, включая растения, беспозвоночных животных, одноклеточных эукариот и даже бактерий. Однако примерно в том виде, в каком мы ее знаем у человека, она появилась у рыб.

 У позвоночных животных на ранних стадиях индивидуального развития формируется уникальный биохимический «автопортрет» — персональный набор белков так называемого главного комплекса гистосовместимости (ГКГ) и связанных с ним коротких пептидов (обрезков разнообразных белков организма).

Этот набор все клетки организма выставляют на своей поверхности для сканирования клетками иммунной системы, как бы говоря им: «вот это — наше, запоминайте, а все остальное — чужое». И лимфоциты запоминают.

 Если в организм попадет чужеродный белок, его фрагменты тоже будут присоединены к белкам ГКГ и выставлены на поверхность клеток, что сразу заметят лимфоциты. ГКГ нужен не только для борьбы с инфекциями, но и для поддержания целостности организма, предотвращения несанкционированных изменений собственных клеток (например, в норме лимфоциты воспринимают раковые клетки тоже как чужаков). Но и это, по-видимому, еще не все: похоже, компоненты иммунной системы участвуют и в не менее важном деле - подборе полового партнера на основе степени генетической близости.

 У наземных позвоночных ГКГ связан со специальным органом полового обоняния, который расположен в основании носовой перегородки.

Недавно установлено, что в этом, так называемом вомероназальном, органе есть специальные рецепторы, реагирующие на пептиды ГКГ. Именно эти пептиды, по-видимому, составляют уникальный «персональный запах», по которому млекопитающие получают исчерпывающую информацию о своих сородичах, включая степень их родства (генетической близости). Неслучайно у многих животных брачное ухаживание начинается с обнюхивания друг друга.

 У людей обонятельная идентификация сородичей происходит на бессознательном уровне, потому что нервы от вомероназального органа идут не в кору больших полушарий, а прямо в гипоталамус, регулирующий эмоции и гормональный фон.

 Недавно выяснилось, что вомероназальные рецепторы действуют в комплексе со специальными белками ГКГ. Таким образом оказалось, что ключевые компоненты иммунной системы (белки и пептиды ГКГ) принимают непосредственное участие и в формировании «персонального запаха», и в его восприятии. …

 … Самки многих животных пытаются выбрать самых крупных, сильных и здоровых самцов, но этого мало. Самец может быть очень силен и крепок здоровьем, но если он приходится самке близким родственником, спаривание с ним может привести к рождению слабого потомства. Обычно скрещивание и с очень далекой родней (например, с особями другого вида или подвида) тоже невыгодно.

 Дело в том, что гибридное потомство получает случайную смесь из двух наборов генов, которые в каждом случае были хорошо «подогнаны» друг к другу отбором; у гибридов же эти полезные комбинации генов смешиваются и разрушаются. Согласно теории «оптимального аутбридинга» животные (как и все прочие существа, размножающиеся половым путем) должны предпочитать партнеров с промежуточной степенью генетического родства: не слишком близких, но и не слишком дальних родственников.

 Мы предположили, что при формировании брачной пары животные тестируют потенциальных партнеров на степень генетической близости при помощи систем различения «своих» и «чужих», включая иммунную. Некое оптимальное число «чужеродных» антигенов, содержащихся в персональном запахе партнера, повышает его привлекательность; слишком малое или слишком большое их число - вызывает противоположный эффект.

 Такой механизм способен обеспечить быстрое и, главное, совершенно автоматическое зарождение репродуктивной изоляции между группировками, подвергшимися разнонаправленному отбору. Такой отбор может автоматически сдвинуть не изменившихся представителей предковой популяции (или группы, изменившиеся в другом направлении) за пределы «иммунологического оптимума» генетической близости.

 Выбор брачного партнера - чрезвычайно ответственное дело, от которого напрямую зависит жизнеспособность потомства, а значит, и судьба генов родителя, в том числе и тех генов, которые определяют брачное поведение. Поэтому механизмы выбора партнера постоянно находятся под пристальным «вниманием» естественного отбора: гены тех особей, которые делают удачный выбор, распространяются в популяции, а гены тех, кто выбирает неудачно, постепенно исчезают из нее - даже если эти особи во всех прочих отношениях отлично приспособлены к среде обитания. Иммунная система идеально приспособлена для оценки генетической совместимости партнера. А иначе как самке выбрать среди толпы претендентов оптимального по степени родства — не слишком близкого, но и не слишком дальнего родственника?

 Иммунологическое тестирование при выборе брачных партнеров оптимизирует затраты по поиску себе подобных, и никакой «панмиксии» (абсолютно равновероятного скрещивания всех со всеми) в природе не существует, хотя именно на этом допущении основано большинство моделей микроэволюции и популяционной генетики. …

 …Кстати, не следует думать, что предполагаемый механизм «иммунологического» тестирования партнеров может работать только у животных. Растения тоже выбирают себе партнеров на основе степени их родства: известны такие явления, как выбор пыльцы и «самонесовместимость» …

******

Это весьма вольный дайджест статьи "Иммунная система, стресс и видообразование: звенья одной цепи?" .

Надеюсь авторы А.М.Куликов, А.В.Марков, на меня не обидятся - ведь популяризация науки, это дело святое.

Читать статью полностью (скачать) - http://www.google.ru/url?sa=t&rct=j&q=http%3A%2F%2Fwww.ras.ru%2Ffstorage%2Fdownload.aspx%3Fid%3D44e40919-3734-4462-84db-18ae0a2825e3&source=web&cd=1&sqi=2&ved=0CCIQFjAA&url=http%3A%2F%2Fwww.ras.ru%2FFStorage%2FDownload.aspx%3Fid%3D44e40919-3734-4462-84db-18ae0a2825e3&ei=0fFMUJ77EaaC4gTJu4DABg&usg=AFQjCNG6KyeZLAn9DqZd6hk__KfkckJLlQ&cad=rjt