Пол неизвестен у бактерий — простейших и самых древних живых клеток на Земле — которые размножаются простым делением на две. Эволюционировавшие значительно позднее эукариоты построены из гораздо более крупных и очень сложных клеток, их внутренности полны органоидами и мембранными лабиринтами, где жужжат сложные молекулярные механизмы и действуют целые погрузочно-транспортные сети. В отличие от бактерий, очень не многие виды эукариот возвращаются к строгой бесполости, а те, у кого это происходит, кажется, не могут похвастаться долговечностью на эволюционной временной шкале. Пол требует больших затрат, но, как выясняется, также имеет важное значение для долгосрочного выживания в сложных условиях.
Целый ряд талантливых теоретиков стремятся понять, почему.
Почему?
Но за последние несколько десятилетий произошел коренной сдвиг в понимании того, как на планете зародились сложные формы жизни. Все Archezoa оказались вторично упрощенными вариантами клеток, таких же сложных, как любой другой из живущих ныне одноклеточных эукариот. Анализ набора генов показал, что гены, необходимые для полового размножения, пронизывают все эукариотические группы, от животных и растений до одноклеточной амебы и даже лямблии. Последний общий предок всех эукариот и первая по-настоящему сложная клетка уже обладала полом — вот почему окончательное решение эволюционной загадки пола следует искать в происхождении самих эукариот.
Ник Лейн (Nick Lane), автор Power, Sex, Suicide (2005) и The Vital Question (2015), считает, что пол был чем-то гораздо большим, нежели одним из многих доэукариотических изобретений — он являлся ключом к выживанию формирующейся сложной клетки. Переход к эукариотам был сопряжен с трудностями — не только потому, что бактерии необходимо было выжить в чуждой клетке, но и из-за происходившей массивной геномной революции: фрагменты бактериальной ДНК регулярно мигрировали в геном хозяина, в то время как его кольцевые хромосомы разбивались на линейные части, каждая из которых содержала только часть жизненно важного генетического репертуара клетки.
Быстрые изменения в структуре генома имели решающее значение для образования эукариотической клетки, но они также делали генетический состав ячейки неустойчивым. Фрагментирование хромосом могло легко привести к смертоносным дефектам. Неправильное разделение вновь образованных хромосом могло бы погубить клетку при следующем делении. Возможность совершить ошибку преследовала на каждом шагу и в большинстве случаев каралась смертью.
Совершенно неожиданно, эволюционная загадка пола сводится к возникновению клеточного слияния на ранних стадиях перехода к сложным формам жизни, а не только рекомбинации. Почему доэукариотические клетки начали сливаться друг с другом? Есть несколько возможных ответов. Эволюционный биолог Нил Блэкстоун (Neil Blackstone) из Университета Северного Иллинойса разработал гипотезу, согласно которой слияние клеток хозяина вызывается бактериальными симбионтами, не удовлетворенными внутренней средой их нынешнего хозяина.
Независимо от того, какой могла быть первоначальная польза от полового слияния клеток, последствия оказались грандиозными. Пол спас складывающуюся эукариотическую клетку в период ее наибольшей уязвимости; без пола эволюционный переход мог попросту не состояться. Хотя пол сыграл решающую роль в долгосрочном выживании современных эукариот, сам по себе он не является изобретением эукариотической клетки. Вероятнее всего, эукариотическая клетка своим развитием обязана только тому, что пол — посредством слияния клеток и рекомбинации — был изобретен в анцестральных гибридных клеточных линиях, ведущих к последнему общему предку всех сложных форм жизни.