Warum asexuelle Fortpflanzung?

Wenn Sie sagen, warum sehen wir nicht mehr Arten, die sich sexuell fortpflanzen, als asexuelle, nehme ich an, dass Sie sich auf Bakterien, Protisten, Archaea, einige Pilze usw. beziehen.

Die meisten mehrzelligen Organismen vermehren sich sexuell, was sinnvoll ist, da ein Organismus mehrzellig sein müsste, um auf Gameten spezialisierte Zellen zu haben. Wie Sie sagten, besteht der Vorteil darin, dass die sexuelle Fortpflanzung einen Vorteil bietet, indem sie eine schnellere Erzeugung genetischer Vielfalt ermöglicht und eine Anpassung an sich ändernde Umgebungen ermöglicht.

Schauen Sie sich jedoch die einzelligen Organismen an, die sich ungeschlechtlich vermehren. Die asexuelle Fortpflanzung ist in vielen Fällen vorteilhaft, da sie Individuen schnell und in großen Mengen hervorbringen kann. Beispielsweise kann sich Hefe unter den richtigen Bedingungen stündlich verdoppeln. Für Hefe bedeutet das Überleben durch schiere Zahlen. Für uns bedeutet das, dass wir in wenigen Stunden Brot backen können.

Wenn Sie glauben, dass sich asexuell fortpflanzende Organismen aufgrund mangelnder genetischer Vielfalt benachteiligt sind, ziehen Sie Bakterien- und Antibiotikaresistenzen in Betracht. Die schnellen Generationszeiten ermöglichen es, unter bestimmten Umständen auf Mutationen zu selektieren. Penicillin wurde 1941 eingeführt. Zwei Jahre nach diesem bahnbrechenden Ereignis waren bereits Stämme von Penicillin-resistenten S. aureus aufgetaucht. Nun, vielleicht 2 % von Staph. aureus (SA) ist anfällig für Penicillin, und einige SA sind "Superbugs" mit Multidrug-Resistenz: gut für Staph, schlecht für uns.

Außerdem ist es für einzellige Organismen möglich, DNA durch Mechanismen zu „teilen“, die manchmal mit der sexuellen Fortpflanzung verglichen werden; Der laterale Gentransfer erfolgt durch Konjugation, Transformation und Transduktion.

Daher sind sowohl sich asexuell als auch sexuell fortpflanzende Organismen gut für ihre ökologischen Nischen geeignet.

Dies nur zusätzlich zu der hervorragenden Antwort von @anongoodnurse. Im OP wurde erwähnt, dass asexuelle Organismen keiner Rekombination unterliegen; das ist nicht wahr. Rekombination wird zum Einbau fremder DNA in prokaryotische Chromosomen und zur Reparatur verwendet.

Unterschätzen Sie auch nicht die Kraft der Mutationsveränderung in schnell reproduzierenden Organismen. Obwohl die Mutationsrate niedrig ist, sollten Sie die Auswirkungen berücksichtigen, wenn sie auf Millionen von Menschen angewendet werden.

Abschließend noch ein interessantes Beispiel für die Evolutionsfähigkeit von Bakterien. Viele Organismen können fremde DNA zu ihrem Vorteil neu anordnen. Ich werde das spezifische Beispiel erwähnen (weil ich damit arbeite) der Transformation von B subtilis mit einem Plasmid, das einen Antibiotikaresistenzmarker und ein etwas toxisches Gen enthält. Oft findet man transformierte Bakterien, die das Plasmid umgestaltet haben, um das toxische Gen zu löschen oder zu inaktivieren, während das Resistenzgen noch erhalten ist. So können sie immer noch im Selektivmedium wachsen und schaffen es, mir überhaupt nichts zu nützen!

Die sexuelle Fortpflanzung hat sich wahrscheinlich entwickelt, weil eine sich asexuell fortpflanzende Bakterienart eine evolutionär stabile Strategie entwickelt hat und dann gab es eine schnelle Veränderung in der Umwelt und nur die mutierten Individuen, die sich sexuell fortpflanzen konnten, konnten sich schnell genug entwickeln, um zu überleben, was sich später zu sich sexuell fortpflanzenden Tieren entwickelte. Außerdem ist es wahrscheinlicher, dass sich sexuell fortpflanzende Arten schnell genug entwickeln können, um das Aussterben zu vermeiden, wenn sich die Umwelt schnell verändert. Die wahre evolutionäre stabile Strategie für jede Art besteht jedoch wahrscheinlich darin, dass sich die Art nur durch Parthenogenese reproduziert. In der Tat haben sich einige Bakterien wahrscheinlich nicht zur sexuellen Fortpflanzung entwickelt und sich dann zu einer sich ungeschlechtlich fortpflanzenden Tierart entwickelt, die immer noch existiert, wie der New Mexico Whiptail und Mycocepurus smithii.

Wenn eine sich asexuell fortpflanzende Spezies das richtige Genom hat, ist sie bereits an all die sich schnell verändernden Umgebungen der Zukunft angepasst, die wie die Ausbreitung eines tödlichen Parasiten geschehen werden, vorausgesetzt, die Sonne wird nicht heller oder stirbt. Diejenigen mit einer etwas schnelleren Mutationsrate werden diejenigen mit einer langsameren Mutationsrate sehr langsam übertreffen, weil sie die Eigenschaft, die für die aktuelle Umgebung am besten geeignet ist, schneller entwickeln können, aber sobald die nächste plötzliche Änderung der Umgebung eintritt, werden es diejenigen mit einer niedrigeren Mutationsrate tun überleben, weil sie an die Veränderung angepasst blieben. Nachdem genügend plötzliche Veränderungen in der Umgebung aufgetreten sind,

Ein weiterer Vorteil der asexuellen Fortpflanzung besteht darin, dass ein mutiertes, sich asexuell fortpflanzendes Individuum, das zufällig das richtige Genom in einer sich sexuell fortpflanzenden Art hat, zwei Kinder großziehen und alle ihre Gene an sie weitergeben könnte, wenn die Art bereits eine evolutionär stabile Größe hätte. Sobald jedoch die asexuell reproduzierenden Individuen die sexuell reproduzierenden übertreffen und eine neue evolutionär stabile Größe erreichen, kann jedes Individuum im Durchschnitt nur 1 Kind großziehen.

Ein weiterer Vorteil der asexuellen Fortpflanzung ist, dass jede Mutation, die für einen Nachwuchs vorteilhaft ist, auch für ihren Nachwuchs vorteilhaft ist und die Mutationsrate sehr niedrig ist, was die Stärke der genetischen Drift sehr schwach macht, so dass es wahrscheinlich weniger Tendenzen als mehr geben würde vorteilhafte Eigenschaft, gegen die eine genetische Drift spricht, desto weniger kann sie von einer anderen vorteilhaften Eigenschaft, gegen die genetische Drift spricht, entwickeln. Zum Beispiel könnte ein sich asexuell fortpflanzender Mensch alle anderen Menschen außer seinen Nachkommen übertreffen und dann ein Genom entwickeln, das ihm Immunität gegen Malaria verleiht, ohne die Möglichkeit einer Sichelzellenanämie. Eine sich sexuell fortpflanzende Spezies, wenn sie eine Resistenz gegen genügend frühere Krankheiten entwickelt hat, tut dies nicht Es muss nicht notwendigerweise anfälliger für die Ausbreitung eines tödlichen Parasiten sein als eine sich sexuell fortpflanzende Spezies. Eine frequenzabhängige Selektion könnte leicht nach Mutationen selektieren, die einige Individuen von anderen unterscheiden, um eine Resistenz gegen einen tödlichen Parasiten zu haben, der sich bereits entwickelt hat, um sich durch einige Individuen auszubreiten.

Je kleiner ein Tier ist, desto schneller kann es laufen, ohne jemals zu heiß zu werden, denn desto schneller kann es Wärme abgeben. Wenn es jedoch die Geschwindigkeit überschreitet, die es erreichen kann, ohne jemals zu heiß zu werden, dann gilt: Je schneller es läuft, desto kürzer ist die Distanz, die es zurücklegen kann, bevor es aufgrund von Hitzeerschöpfung zusammenbricht. Ein größeres Tier, das die Geschwindigkeit überschreitet, mit der es laufen kann, ohne jemals zu heiß zu werden, kann bei dieser Geschwindigkeit länger laufen, bevor es zu heiß wird, als ein kleineres Tier, das mit der gleichen Geschwindigkeit läuft.

Ich habe gelesen, dass es einem Wolf bei seiner Jagd nie zu heiß wird, wenn es draußen nicht zu heiß ist, sodass ein mutierter, sich asexuell fortpflanzender Wolf wahrscheinlich einen großen evolutionären Vorteil für die Jagd auf Kaninchen hätte, solange die Luft nicht über 30 ° C liegt. Es könnte sich zu einem Poikilotherm entwickeln, so dass es auf Fell verzichten kann, damit es schneller Wärme abgeben kann, damit es Kaninchen schneller jagen kann, damit sie weniger wahrscheinlich entkommen und weniger Energie verbrauchen, wenn es ist kalt draußen.

Ein Gepard hingegen baut Wärme viel schneller auf, als er sie während einer Verfolgungsjagd wieder loswerden kann, sodass ein mutierter Gepard, der sich asexuell fortpflanzt, wahrscheinlich auch einen großen Vorteil hätte. Es könnte sich zu einem Poikilotherm entwickeln, so dass es zu Beginn einer Jagd eine niedrigere Kerntemperatur haben kann, wenn die Luft kälter ist, damit es seine Beute länger verfolgen kann, bevor es zu heiß wird, um die Jagd fortzusetzen, und entwickeln sich auch dahin, kein Fell zu haben, damit es nach einer Jagd schneller Wärme abgeben kann, damit es ein Beutetier jagen kann, wenn es früher nach seiner Jagd kommt. Das liegt daran, dass die erwartete Menge an Energie, die es durch die Fortsetzung der Jagd gewinnen wird, größer ist als die erwartete Energie, die es bei der Fortsetzung der Jagd verbrennen wird.