Вообще я был неправ в двух моментах. Первое - в категоричности предыдущего поста. Подумав хорошенько я это быстро понял. Второе - что побежал впереди паровоза, заявляя о намерениях, упоминая то, что еще не было на тот момент готово. А вот теперь оно готово...
Так почему же все таки пола два, и почему два пола – это необходимо и достаточно?
Все это сложно, просто и не совсем верно одновременно… Точнее верно, но не совсем, а в основном, но и даже в этом случае не совсем обязательно
Как я покажу ниже, положение о необходимости и достаточности двух плов верно, и то с массой исключений, преимущественно лишь для высокоразвитых, сложноорганизованных форм жизни.
N.B.N.B. Пусть вас не смущает некоторое одушевление живого по тексту, придание жизни некоторой идейности и даже сознательности. Это сделано единственно для придания тексту легкости в прочтении, дабы не делать текст совсем уж сухим, перегруженным терминами. На самом же деле речь идет лишь о случайно найденных живой материей в ходе ее эволюции энергетически более выгодных, более оптимальных формах существования и взаимодействия с окружающим миром. Никто ничего не выдумывает и не открывает, просто путем перебора астрономического количества комбинаций в заданных условиях находится, случайно, верное решение, которое не ведет к гибели, а наоборот сулит выгоды. Выгоды энергетические, выгоды стабильности, устойчивости, более оптимальной утилизации материи, большей приспособленности. В конце концов, изначальный вектор бытия и приспособления к окружающему миру был нащупан жизнью еще тогда, когда она скорее всего таковою даже не являлась. А условия на нашей планете… они ведь по настоящему, капитально, не менялись уже… может с миллиард лет. Поэтому кое-что так и остается неизменным, ведь оно работает и хорошо работает. И нет необходимости на ощупь, впотьмах, искать новый большой путь.
Немного о жизни и живом. Что оно есть...В данный момент нам хорошо известно, что жизнь, живое – это совокупность фенотипа: организма, живого существа, того что мы видим своими глазами и говорим о нем, что оно – живое; и генотипа - программы для построения и функционирования фенотипа. Генотип кодирует программу развития и жизнедеятельности существа, все структурные и регулирующие системы организма, кодирует нормы реакции единицы живого на окружающую среду, как физиологические, отвечающие за то, каким организм будет внешне, что будет мочь, а что не сможет, так и поведенческие, что организм будет «знать» с самого начала и чему потенциально сможет научиться, кодирует тот потолок, выше которого живому существу не прыгнуть.
То, что я написал выше, есть Первая аксиома биологии, которой подчиняется все живое на Земле и, с большой долей вероятности, живое и в близлежащих частях вселенной.
Также, хорошо известно, что генотип - наследственная информация, кодируется длинными молекулами веществ - биологических полимеров: рибо- и дезоксирибонуклеиновыми кислотами, сокращенно РНК и ДНК. Детальный разбор того, как ДНК и РНК кодируют наследственную информацию и как происходит ее реализация мы опустим, скажем только, что все свойства организма, от самых малых, до самых крупных закодированы в них в виде генов, которые есть группы последовательностей оснований этих самых биополимеров.
Мы знаем, что все разнообразие живого на Земле, как существующего ныне, так и существовавшего в прошлом, объясняется тем, что рибонуклеиновым кислотам присуща некоторая нестабильность. Время от времени, даже без особенных внешних воздействий в них происходят спонтанные и непредсказуемые (что вытекает из принципа неопределенности Гейзенберга, работающего на этом уровне – атомов, молекул и элементарных частиц) изменения. Эти изменения называются, если кто не в курсе, мутациями. Таким образом, каждая мутация – изменение первоначальной наследственной программы.
О гаплоидном наборе генов и сложностях с этим связанных. Приход к необходимости большего.Наследственные программы это не что-то взятое с потолка или придуманное за пять минут, они обеспечивают нормальное существование организма и проходят постоянный отбор жизнью. Мутации же, как я сказал выше – случайны и непредсказуемы. И именно поэтому подавляющее большинство мутаций совсем не есть благо для организма, наоборот, чаще всего они вредны, губительны. Тут работает хорошо известный всем инженерам принцип: не сломалось – не чини. Случайное и непредсказуемое изменение в сложнейшем механизме врядли улучшит его работу…
Также хорошо известно, что ранние, древние формы жизни, особенно те, которые не были многоклеточными, имели всего один комплект генетической информации на организм. Биологи называют этот единичный набор гаплоидным. Гаплоидный набор генов практически абсолютно беззащитен перед мутациями, которые, как я уже написал выше – в подавляющем большинстве своем вредны. У организма с гаплоидным набором генов каждая новая мутация тут же, буквально сразу, включается в работу. И если она вредная, то организм просто… погибает. А его генотип, как говорят биологи, элиминируется.
Надо сказать, что гаплоидность генотипа не так уж и распространена среди живого в наши дни. Точнее, чтобы сказать более истинно, она мало распространена среди того живого, что мы можем потрогать руками и увидеть глазами. С гаплоидным генотипом постоянно живут только бактерии, некоторые грибы, водоросли и мхи.
Итак, выходит мутации вредны? Вроде да. Вроде?
Нет. Все-таки мутации вообще - выгодны живому, ведь ничтожная часть их – полезна, приспособительна, двигает жизнь вперед или позволяет ей лучше стоять на месте, адаптируясь к изменяющимся условиям внешнего мира или формируя более выгодные изменения для текущих условий. И даже откровенно вредные мутации, здесь и сейчас, могут внезапно стать полезными, если внешние условия вдруг изменятся. Нужно только, чтобы у них был шанс.
Мутации губят те самые бактерии, водоросли, грибы и мхи в больших, даже огромных количествах, ведь их генотип так беззащитен перед ними. Но у них есть своя стратегия выживания – высокие темпы размножения, потери восполняются в очень короткие сроки. И они же, благодаря своим миллионным популяциям, имеют огромные шансы заполучить полезную мутацию. Впрочем, очень локально и чаще всего на небольшой промежуток времени. До следующей мутации. Их генотип живет только здесь и сейчас, не помня прошлого, не заглядывая в будущее. Эволюция без эволюции, постоянное приспособление именно к текущим условиям. И каждый раз, практически любое выгодное приспособление, им приходится «изобретать» заново, платя за это миллионами и миллиардами особей когда условия жизни меняются.
И все-таки этот вариант, описанный выше, подходящий для таких, прямо скажем не особо прогрессивных форм жизни, оказывается очень неподходящим для форм жизни посложнее, с переходом к многоклеточности и тем более с появлением систем органов. Посудите сами – хорошо ли, если в вашем организме, состоящем из миллионов клеток, внепланово будут погибать из за нарушений в программе их работы, десятки тысяч в сутки? Это конечно мизер, клеток и по плану погибает каждый день не меньше. Но это ведь по плану, это ведь в основном старые клетки, которым на смену приходят молодые. А если будут гибнуть все, без разбора? А если ваш организм состоит не из миллионов, а из сотен или десятков тысяч клеток? Врядли это приемлемо, нужен какой-то защитный механизм…
Выгоды диплоидности. Выгоды полового размножения.Таким образом мы приходим к тому, что для сложных форм жизни гаплоидность генотипа весьма невыгодна. Неплохо бы иметь резервный комплект информации, на котором можно, в случае «поломки», продолжить жить. Поэтому более сложные формы жизни в ходе эволюции приобрели генотип с дублированием. Как правило – одинарным. Такой генотип называется диплоидным.
Двойного набора вполне достаточно для нормальной жизни земного организма любой степени сложности, потому что мутации спонтанны и единичны, и астрономически маловероятно, что мутации затронут одновременно и «основной» ген и его «дубль», да еще и в какой-то одной клетке. А коли так, значит два – вполне хватит, и больше уже расточительные излишества (которые, впрочем, бывают).
Организм проживет свою жизнь, продолжится в потомстве, вроде все в порядке. Вроде?
Нет. Тут живое подстерегает другая опасность - стасис. Двойной набор генов, помноженный на двойную спиральность ДНК дает на выходе очень высокую надежность хранения генетической информации (в масштабах жизни одной особи). А мы уже выше озвучивали, что мутации - общем-то благо, то, что двигает прогресс жизни. Теперь же, получается, у нас никакого прогресса не будет? А если условия жизни изменятся? Вымирать?
Нет. И ключ находится в самой же диплоидности генотипа, которая таит в себе многие выгоды. Например ту, что мутации, вредные сейчас, можно хранить про запас, а жить на «нормальных» генах. И нет необходимости каждый раз «изобретать» выгодное свойство заново, как это делают бактерии, в диплоидном наборе можно хранить очень очень много потенциально выгодных мутаций.
А все организмы уникальны, у многих могут появиться свои, уникальные мутации, которые при всем при этом могут быть выгодны всем, или по крайней мере могут держаться про запас многими. Неплохо бы придумать, как сделать так, чтобы организмам можно было обмениваться данными, своими генами, чтобы исключить элиминацю потенциально выгодного гена с гибелью его носителя.
Примерно таковы предпосылки возникновения полового размножения – формирования нового организма на основе объединения частей генотипов родительских организмов, а в более глобальном плане – такая форма обмена организмов своими генотипами, точнее рекомбинация их генотипов, направленная на поиск случайных выгод путем перебора многих комбинаций. В этом сущность полового размножения. Мы знаем как оно протекает: родительские особи формируют специальные, половые клетки, не с диплоидным а с гаплоидным набором генов, по половине от каждого. Они сливаются и вуаля, новый организм, притом с генами от обоих родителей, да еще и причудливо перетасованными, организм уникальный.
N.B.Что еще нелишне знать о мутациях. По локализации в организме они бывают соматические, т.е. телесные, мутации клеток организма, которые и могли бы их погубить, кабы клетки имели гаплоидный генотип... Из наиболее ярких соматических мутаций хорошо известна разноглазость, которая бывает и у людей. Проку от таких мутаций считай никакого, одни затруднения, а в худших случаях дело вообще чревато раком. По наследству они, кстати, совершенно не передаются и этим еще раз бесполезны. А еще бывают мутации половых клеток, т.н. генеративные мутации. Эти потенциально ничуть не менее чреваты, зато передаются по наследству, их летальность может быть с высокой долей вероятности скомпенсирована гомологичным геном, полученным от втрого родителя, а сама мутация может быть уложена "про запас", "до лучших времен", когда она из вредной может стать адаптивной. Кстати, вы поняли? Сколько не мутируй клетки родителей, а если мутируют не половые клетки, то дети получат немутировавший генотип; а мутируй яйцеклетка хоть по одному гену - и его получит потомок и все его дальнейшие потомки. Диплоидность же генотипов с одной стороны хранит детей и дальнейших потомков от явно вредных мутаций, с другой - дает просто море вариантов генотипов путем их рекомбинации. Как говорят специлисты, даже если бы внезапно нуклеиновые кислоты перестали мутировать, груз накопленных мутаций, хранимый в генотипах всего живого, мог бы только за счет одной рекомбинации поддерживать эволюцию живого еще многие миллионы лет.
О выгодах половой дифференциации и полового диморфизма.В качестве дополнения надо сказать, что в ходе эволюции проявилось, что половые клетки необязательно должны быть одинаковыми, более того, куда выгоднее, чтобы одна клетка была во много раз больше другой, пусть и малоподвижной, имела бы запас питательных веществ для развития и первоначального роста, а вторая клетка может ограничиться только доставкой генетического материала и малыми размерами, зато будет очень подвижной. Так сформировались женская и мужская половые клетки, женская и мужская «философия» полового размножения.
Таким образом, мы приходим в конце концов к тому, что необходимость и достаточность диплоидного набора генов обусловливает необходимость и достаточность двух участников в процессе полового размножения, для восстановления в процессе размножения этой самой диплоидности, да еще и с рекомбинацией, тоже сулящей немалые выгоды.
Вроде как ответ на первоначальный вопрос найден? Вроде?
Не совсем. Это не подразумевает напрямую вообще наличия полов как таковых. Есть довольно много организмов-гермафродитов, имеющих одновременно половые клетки обеих типов.
Но, опять же, в ходе эволюции проявилось, что гораздо выгоднее четко разделить организмы одного вида по роли в половом размножении, на уровне генотипа, а заодно привязать к этому и разные роли в жизни вида. Часто – взаимодополняющие, хотя совсем необязательно. Да и сам половой диморфизм может быть очень различным.
О достаточности двух полов. Почему так вышло и всегда ли дела обстоят именно так?Почему так вышло? Предполагаю, что с усложнением организмов и освоением ими большего количества экологических ниш, издержки на гермафродитизм стали превалировать над выгодами такого существования и размножения. Два набора репродуктивных органов, два комплект желез внутренней секреции, да еще выделяющих гормоны-антагонисты… Не последнюю роль, как думаю, сказала и сезонность климатических условий, определяющая и сезонность размножения. В конце концов, как я полагаю, два организма разного пола это энергетически, приспособительно более выгодно, чем два организма обоих полов. В конце концов, хорошо, если организмы настолько гармонично и постоянно гермафродитны, как черви или улитки, а если организмы гермафродитны путем смены фаз активности каждого из полов, вдруг будет сбой и в какой-то момент вся популяция наполнится только представителями одного пола? Риск велик. Доминирование разнополых среди сложноорганизованных форм жизни, как мне кажется лучшее тому эмпирическое доказательство.
Однако, на лицо имеем факт: наличия двух полов с разными ролями в жизни вида вполне достаточно для нормального протекания полового размножения. А разделение на полы прямо вытекает из самого факта полового размножения и наличия разных половых стратегий, половых продуктов разного типа, это приспособительно и поэтому необходимо.
Но, впрочем, надо отдать жизни должное – она может и без полов… Или почти без. Точнее - обходиться и одним. Биология учит нас, что жизнь, живое – это мало четких границ и много исключений. Сказав, что два пола необходимо, я очень сильно упростил и даже отчасти исказил ситуацию. Далеко не обязательно необходимо, но в основном – да, потому что там, где это не необходимо, вопросы полового размножения без представителей двух полов решаются другими, более громоздкими способами. Такими например, как уже упоминавшийся выше гермафродитизм. Также возможны самооплодотворение, за счет той же гермафродитности, но в отличии от настоящего гермафродитизма это сулит куда как меньше выгод, ведь по сути тогда результирующий генотип лишь перетасовка уже имеющегося, и ничего нового, практически клонирование. Еще бывает активация яйцеклеток половыми продуктами других, относительно близких видов, без настоящего оплодотворения. Что само по себе близко к еще одной особенной форме размножения – партеногенезу, размножению вообще без участия мужских половых продуктов, за счет нарушения созревания женских половых продуктов, закрепившегося эволюционно. И все это бывает, работает, живет. Потому что у жизни редко когда можно найти четкие границы и сказать: "А вот так не бывает никогда".
И правильнее всего будет сказать, что наличие двух полов, с разделением особей по ним, не необходимо, но наиболее желательно для полового размножения. А разнообразие форм жизни, размножающихся так – лучшее тому доказательство.
И уж двух полов вполне достаточно, для успешного размножения. Не то, чтобы три пола были невозможны в принципе, но триплоидные генотипы, которым это могло бы быть нужно - как то не встречаются и ни разу не были замечены.
Жизнь вообще почему то "не особенно любит" конфигурации с явно нечетным количеством элементов, если их более двух. Заметьте, при всей массе исключений и всяких нетривиальных решений в половом размножении, случаи когда размножающихся полов меньше двух – бывают, а больше – никогда.
Все таки, приспосабливаясь, жизнь находит в основном такие решения, которые справляются с задачей с меньшими затратами, с наименьшим усложнением, как-то попроще…
Третий пол, определенно, не упростил бы ситуации
Хотя кто знает, может быть где нибудь... Где это сулит определенные выгоды...
Жизнь, она ведь не терпит жестких рамок и явных границ.
-
-
11.06.2007 в 13:52-
-
11.06.2007 в 15:36