性是一种应对机制

一种SK任何生物学家性似乎是浪费。这是昂贵的：想想在生产孔雀的壮观扇形尾巴中的巨大能量，显然是为了吸引女性与他交配。它似乎效率低下：性能让我们只能通过我们的一半，并且完全一半的物种（男性）不能忍受儿童。进化是无意义的，因此这些成本必须带来福利。通常的答案是，通过用每一代重新洗脱基因，性别会产生新的遗传组合，从有害的突变中分离有益的突变，并给出一种物种的进化灵活性。它在游泳池中保留了可能在今天可能不使用的基因，但可以拯救生物从瘟疫，瘟疫和寄生虫的后代。

这一切可能是真的，但论文有一个缺陷。虽然性繁殖的好处往往是微妙的，但只有在许多世代的情况下变得明显，但其成本很重和即时。要完全理解性，我们需要一个解释，返回最早的复杂生物的原始汤和它们的直接生存压力。澳大利亚进化生物学家达米安销售一个令人惊讶的想法去年与同事贾斯汀·哈维尔德和马修·霍尔在杂志上发表了文章BIOESSAYS。它从一个简单的事实是单细胞细菌和古细菌，被称为原核生物，从不沉迷于有性繁殖进行。他们有一些色情类的行为，其中包括制造身体接触，以交换基因，有时也被称为“细菌性”。但他们并没有进行有性繁殖;他们通过在两个分裂增殖简单。

性是更复杂的生物的特权，真核生物。通过将它们的染色体分开在配子和卵巢中的染色体（例如精子和卵藻）之间的染色体而多样化，这些生物是繁殖的，这反过来又结合起来，以产生新的生物。在化石记录 - 红藻类中最早保存的真核生物，约会转回12亿年 - 也是最早的性繁殖的例子，正如配子的存在所透露。真核节子的定义特征是它们的细胞高度结构化，不仅核，而且含有细胞器，其中包括细胞器，显着的线粒体，伴随着我们的细胞的奇妙的生物电池，为我们提供了我们存活的能量。“我们的论点很简单：真核生物受到两个特征 - 线粒体和性别的约束 - 我们认为这里有一个被忽视的联系，”澳大利亚墨尔本蒙纳什大学的研究人员负责人。

虽然性繁殖的好处往往是微妙的，但其成本沉重和立即。

这种联系在于线粒体不仅仅是细胞电池。数十亿年前，它们实际上是独立的有机体。它们是一个例子，说明人体并不完全是“人类”。我们的肠道里充满了数万亿个外来细菌细胞;我们的DNA充满了古老病毒的碎片;甚至我们的细胞也是原始汤的小团。科学家们越来越意识到，许多疾病不是外部攻击，而是我们内部生态系统的失衡。在线粒体的情况下，由于这些细胞器包含自己独特的独立DNA，冲突可能会发生。道林说:“直到最近，科学基本上都忽视了这样一个事实:我们每个细胞中都有两个基因组，一个是我们自己的核基因组，另一个是线粒体。”

线粒体基因组倾向于迅速变异，并容易脱落在细胞核调控基因同步，与机体潜在的负面影响。道林认为性演变为核的方法来保持它监督千变万化领域的步伐。“非常帝国早期真核生物是基于他们的主要武器，在产能建设，线粒体处于危险之中，因为线粒体突变所以很多时候，”他说。性爱构造新的基因型与每一代，并允许核时出现麻烦来弥补。它，换句话说，这是一种恢复平衡，修补我们内心的分裂。不像性的其他好处，这一个是对第一个真核生物为他们的后代同样重要。

一种大约20亿年前，两种原核生物——两种在原始汤中游动的细菌——进行了可以被比作原始性行为的活动。一个入侵另一个。一个吃了，另一个被吃了，都活了下来。他们合并了，随着时间的推移，创造了一些不同寻常的新事物。入侵者——被吃掉的那个——在几百万年的时间里进化成了小而强大的线粒体。另一个可能进化成更大的核。

这种融合导致了一种壮观的共生关系。线粒体致力于产生能量，而且非常高效，以至于这个星球上的复杂生命很快就向四面八方散开。但专门从事发电是有代价的:线粒体的氧化压力很高，会损害细胞器及其基因。因此，道林认为，线粒体DNA“注定会积累有害的突变”。快速突变似乎是维持自身DNA的细胞器的普遍问题，不仅影响线粒体，有时也会影响叶绿体(植物中的光合细胞器，其本身曾经是自由漂浮的细菌)。德国科隆马克斯·普朗克衰老生物学研究所的Nils-Göran Larsson最近的研究表明，线粒体复制天生容易出错(特殊的生殖细胞除外)。

今天在各种各样的物种中看到了高速率的线粒体突变。在大多数其他动物中，线粒体在我们的一生中不断分裂，并且当他们这样做时，它们的基因比细胞核中的基因迅速突变10至100倍。不仅单个细胞携带数千个线粒体，每个线粒体含有自己DNA的多个副本。纯粹的变化次数是巨大的。

性别成为一个物种从基因组不匹配恢复的最快方法。

为了应付，超过数百万年的演变将大部分基因移到线粒体中，并进入了更稳定的核基因组。今天的动物线粒体只有37个基因，所有人都致力于生产能量。其大部分功能受到核基因组中超过1,000个基因的调节和辅助。但放弃基因仅提供部分解决方案。当那37个基因摇晃或变化时，细胞机械可以磨损到停止。除非调节它们适应的核基因，否则细胞可能会生病并可能死亡。

2007年，道林和他的同事们研究了当两组基因中的交叉目的工作会发生什么。在一个实验中，他们培育出23代的种子甲虫的五个不同的股票，称为callosobruchus maculatus.。在一些菌株中，对线粒体和核基因组织适合于一起工作。但是当实验者移植线粒体穿过菌株时，精子活力下降。拖出和他的同事将这项研究扩展到果蝇。它们创造了五种果蝇，仅在其线粒体基因中不同，并研究了这些不同菌株对核基因的影响。女性苍蝇几乎受到影响：活动中只有七个核基因发生了变化。但是，雄性令人惊讶的1,172核基因影响，主要是在睾丸或精子腺体中。“当我看到雄性的效果有多强时，我几乎摔倒了，”拖出了。“这是男性飞行基因组的10％。”

女性和男性反应之间的差异具有自然的解释：线粒体纯粹是母亲礼物。精子不会通过它们;只有母亲的鸡蛋。因此，具有有害线粒体突变的女性在繁殖之前倾向于死亡，将这些突变释放出基因库。但如果这种突变伤害了男性而不伤害女性，它可以持续存在。拖出不是唯一展示了戒备二人体的深刻相互依赖的科学家。在苍蝇和海洋甲壳类动物中也已显示出现冲突的基因组织，导致发育延迟和生育受损。

人类也会受到基因组不和谐的困扰。以色列本-古里安大学(Ben-Gurion University)的进化遗传学家丹·米什马尔(Dan Mishmar)发现，核冲突会增加具有某些遗传变异的德系犹太人患II型糖尿病的脆弱性。伦敦大学学院的神经学家Jan Willem Taanman说，一个线粒体突变导致阿拉伯-以色列和西班牙家庭的遗传性耳聋。然而，在一些遗传了突变的人身上，核基因的变异能够解决这个问题，要么通过限制线粒体突变的影响，要么通过直接补偿它。在培育出同样状况的老鼠身上进行的实验也证实了这一点:新的核基因可以通过绕过线粒体故障，为耳朵的耳蜗产生更多能量，从而恢复听力。

科学家们现在怀疑，逐步失明（称为Leber氏遗传性视神经病变）的遗传形式可能是部分归因于线粒体的变化和核基因组之间的舞蹈。研究人员长期以来一直在事实上，这种形式的失明并不总是显示了同样的严重性，甚至不惜一切，每个人都在用相同的突变感到困惑。例如，在藏民的线粒体DNA的特定突变似乎抵御高空的压力，并防止这种形式的失明，但在低海拔地区可以使人容易了。怎么会这样？难道是有不同的核基因组的背景？“我们有一系列可能撞击到线粒体DNA，并解释这个核基因组好的考生，”神经遗传学家瓦莱里奥CARELLI说¹博洛尼亚大学。Carelli一直在学习Lhon 20年。“我们越完全序列基因组，我们达到了解这个问题的粒度就越多，”他说。

一世T是对救援的性行为。性别成为一个物种从基因组不匹配恢复的最快方法。其遗传重组创造了新的变体，可提供适应各种变化，包括外部和内部。“性是线粒体和核基因组可以保持同步的唯一方法”，“Havird说。“没有性，我们有一种情况，线粒体突变积累得更快，并且核不能以共同适应的突变快速上升。性别允许真核生物因为重组相关的“诀窍”而在其基因组中获得更多的变化。“

除了正在调整的基因，性别进化提供了新的模式。不适宜生物的不仅仅是环境的压力，但也受到竞争的队友，这是由精子使卵受精之间的竞争微观层面复制淘汰。这种竞争是线粒体试逐火和杂草出丝毫的不匹配。精子细胞的中部是挤满了线粒体燃料赢家通吃的比赛了阴道。“尽管线粒体基因组很小，它的中心，从根本上重要的是个人的生物化学和健身，”生物学家马修·盖奇，谁是东安格利亚诺里奇，英格兰大学的说。“择偶和竞争通过性选择而应该提高mitonuclear匹配两种方式。首先，通过选择男性高线粒体的性能。其次，通过选择在自己的精子，其受精能力的高性能是关键取决于最佳线粒体功能。”

作为他的理论的考验，拖出了物种的看起来。线粒体的突变率从藻类到郁金香的藻类变化。销量的理论预测，线粒体突变率越快，该物种的成员越多需要进行性行为。拖出认为证据支持他的观点。几乎所有动物都具有高线粒体突变率，并且需要性行为繁殖，而植物则在两个计数上是偏心。“许多土地植物具有特殊的线粒体突变率，实际上，植物很少要求“性能繁殖”，“邓林说。“几乎所有的人都可以在他们需要时发生性行为，但它们也可以繁殖。

其他人则不那么肯定。伦敦大学学院的进化生物学家Bram Kuijper是道林新理论的支持者，但他希望看到更好的证据。“我们对整个生物体的线粒体突变率知之甚少，”他说。西安大略大学的生物学家大卫罗伊史密斯同意。“虽然一般来说，动物的线粒体基因组比植物更快地突变，但它非常迅速变得复杂。最近的研究表明，单一植物线粒体基因组的突变率可以变化近三个数量级。“一个物种Kuijper希望看到测试是microsclidia。这些微小的寄生虫是真核生物，但在他们进化的过去的某个观点中失去了他们的线粒体。“他们有性行为吗？”他奇迹。“如果是这样，多少钱？”在光谱的另一端是Bdelloid转子，具有线粒体的小型水生虫，但可能不会性繁殖。英国哥伦比亚大学理论生物学家Sarah Otto，其数学模型的进化赢得了她的麦克阿瑟基金会奖，担心这些虫子是消除理论的例外。“有很多证据他们仍然从事无性的基因转移，”她说。但她说，拖出可能是正确的性繁殖，以应对合并形成真核生物的生物中的共生关系。奥托说，包装在额外的膜上，“基因交易所变得罕见，因此稀有的发展是发展性系统的优势变得足够强大，以抵制其成本。”

这强调了关于发展的一个更广泛的观点：伙伴关系的生物体中创造的动力变化。“伟大的生物学家林恩·马古利斯告诉我们，大多数在进化的大跳跃通过共生来的，”弗里曼·戴森，谁，但最有名的物理学家，范围说成许多学科和撰写了小的杰作，生命起源。寄生虫侵入了一个东道主生物，解释了Dyson。两人然后奋斗，在几乎到死亡的战斗中，意外地导致新的，惊人的生活。“由于主持人向Symbiont提供了生命支持，”Dyson解释说：“塞尔松解释说：”斯元素“是随机迅速地随机地发展，获得或失去遗传能力。很少，Symbiont邀请了大大改变主机的生活方式的新结构。“

当谈到生活方式的巨大改变时，性当然符合这个要求。有了它的快乐和羽毛，有了它复杂而又常常令人筋疲力尽的交配仪式，它有能力打破或修补生命。所有这些混乱，以其自身的方式，可能是一种努力，以避免由区区37个基因引起的更深层次的混乱。

吉尔·内马克是一个总部位于亚特兰大的作家，其作品曾在特色《发现》、《科学》、《NPR》、《鹦鹉螺》、《永旺》、《石英》、《今日心理学》和纽约时报。

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