სქესი და გამრავლება: რატომ არსებობენ მამრები?

ჩვენ ვიცით, რომ გამრავლებისთვის ორი სქესის ინდივიდები უნდა არსებობდნენ. თუმცა, ეს სულ ცოტა არაა უნივერსალური წესი. მაშ რისთვის გააჩინა ბუნებამ სქესობრივი გამრავლება?

ბუნებაში გამრავლება უკავშირდება ორი სქესის ინდივიდების შეჯვარებას. ძუძუმწოვრებს, ფრინველებს, ქვეწარმავლებს და თევზებს, მწერებს და ობობებს გააჩნიათ მამრები, რომლებიც ანაყოფიერებენ იგივე სახეობის მდედრებს და ამის შედეგად განვითარებას იწყებს ახალი ორგანიზმი. მცენარეებშიც კი არსებობს „მამრი“ და „მდედრი“ სქესობრივი უჯრედები, შესაბამისად მტვერი და თესლი. თუმცა, ეს არაა საყოველთაო წესი. უამრავ ცოცხალ ორგანიზმს აქვს უნარი გამრავლეს შეწყვილების გარეშე: მდედრების ორგანიზმში ჩნდება კვერცხუჯრედი, რომელსაც შეუძლია განვითარდეს ახალ ორგანიზმად, ისევ მდედრად, რომელიც, ფაქტიურად, თავისი დედის გენეტიკური კლონია. ასე მრავლდება უმდაბლესი ცხოველების დიდი ნაწილი, თუმცა ისეთ რთულ ცხოველებში, როგორიცაა მწერები ან ხერხემლიანი ცხოველები, უსქესო გამრავლება იშვიათია.

მაშ რისთვისაა საჭირო განაყოფიერების პროცესი? სინამდვილეში, სქესობრივი გამრავლება საკმაოდ ხარჯიანი რამაა. მამრების არსებობას სჭირდება დამატებითი რესურსი – საკვები და სივრცე, რომელიც ხშირად დეფიციტშია და ინდივიდებს შორის კონკურენციას იწვევს. მოკლედ რომ ვთქვათ, იგივე რაოდენობის შთამომავლობის შესაქმნელად იმ ცხოველებს, რომლებიც სქესობრივად მრავლდებიან, სჭირდებათ ორჯერ მეტი რესურსი ვიდრე იმათ, ვინც მრავლდება უსქესოდ. თუმცა, უსქესო ორგანიზმებს აქვთ ერთი მნიშვნელოვანი ნაკლი: მათი შთამომავლობა ძალზე ერთგვაროვანია, რადგანაც მასში არ გვხვდება მამის და დედის გენები სხვადასხვა კომბინაციაში. ამიტომ, თუ  გარემოს პირობები ძლიერ გაუარესდა, ბუნებრივი გადარჩევა უძლურია გადაარჩინოს თუნდაც განსაკუთრებით შეგუებული ცხოველები: დაიღუპება უკლებლივ ყველა. ამიტომ ფაქტიურად ყველა ცოცხალ ორგანიზმს, ბაქტერიებსაც კი, გააჩნია უნარი იშვიათად მაინც გაცვალოს გენეტიკური მასალის ნაწილი ინდივიდებს ან უჯრედებს შორის. ერთადერთი ცხოველი, რომელსაც, როგორც ითვლებოდა, სქესობრივი გამრავლების უნარი სრულიად აქვს დაკარგული, იყო წყლალში მობინადრე მარტივი ორგანიზმი ციბრუტელა; თუმცა, სულ სამიოდე წლის წინ აღმოჩნდა რომ მათი გენებიც რეკომბინირებენ, ანუ იშვიათად მაგრამ ციბრუტელებშიც ხდება სქესობრივი გამრავლება.

ყოველი ეს მხედველობაში რომ მივიღოთ, ნებისმიერი ცოცხალი ორგანიზმისთვის გადარჩენის ოპტიმალური სტრატეგიაა სქესობრივი და უსქესო გამრავლების შენაცვლეობა. უსქესო გამრავლებისას ისინი სწრაფად მრავლდებიან ნაკლები რესურსის გამოყენებით და აღწევენ მაღალ რიცხოვნობას; ხოლო როდესაც უსქესო გამრავლებას სქესობრივი ანაცვლებს, მრავალფეროვნდება მათი გენოფონდი, რაც საშუალებას აძლევს უკეთ შეეგუონ ცვალებად პირობებს. ასეთი შენაცვლეობა ახასიათებს მრავალ უხერხემლო ცხოველს, მათ შორის მცირე ზომის კიბოსნაირებს – დაფნიებს და ციკლოპებს, ბალახოვან მცენარეებს, რომლებიც ხან თესლით და ხან ვეგეტატიურად მრავლდებიან და მრავალ სხვას. ამიტომაც უცნაურია რომ ცხოველების დიდ ნაწილს – მწერების, ლოკოკინების და ხერხემლიანების უმრავლესობას, ობობებს და კიდევ მრავალ სხვას, მათ შორის უკლებლივ ყველა ძუძუმწოვარ ცხოველს უსქესო გამრავლების უნარი სრულიად აქვთ დაკარგული.

თუმცა, იშვიათად, ხერხემლიანებშიც გვხვდება უსქესო გამრავლება. მაგალითად, არსებობს ხვლიკების რამოდენიმე გვარი, სადაც, სახეობათაშორისი შეჯვარების შედეგად, ჰიბრიდებს დაეკარგა იმის უნარი, რომ კვერცხუჯრედს დაებლოკოს განვითარება იქამდე, სანამ მასში სპერმატოზოიდი შეაღწევს; კვერცხუჯრედი, როგორც ჩამოყალიბდება, უმალვე იწყებს დაყოფას და ყალიბდება განვითარებად ემბრიონად, რომელიც გენეტიკურად დედის სრული ასლია. მსოფლიოში სულ რამოდენიმე ასეთი ქვეწარმავალია; ერთ-ერთი უსქესო ხვლიკების ჯგუფი კავკასიის კლდის ხვლიკებია, რომლებიც საქართველოში, თრიალეთის ქედსა და ჯავახეთის ზეგანზე ბინადრობენ.

მრავალი წლის განმავლობაში ითვლებოდა, რომ ეს პართენოგენეზული (უსქესო) ხვლიკები ევოლუციის „ბრმა ნაწლავს“ წარმოადგენენ: ისინი შეიძლება გაჩდნენ შემთხვევითი ჰიბრიდიზაციის შედეგად, მაგრამ დიდი მომავალი  არ უწერიათ – გარემო პირობების, მაგალითად, კლიმატის ცვლილებებს ისინი ვერ ეგუებიან და განწირულნი არიან; თუმცა, მოკლევადიან პერსპექტივაში ისინი სჯობნიან კიდევაც თავის წინაპარ ორსქესიან სახეობებს, რადგანაც მრავლდებიან უფრო სწრაფად. ბოლო წლებში კი მეცნიერებმა აჩვენეს რომ ეს ძალიან გამარტივებული წარმოდგენაა უსქესო ხვლიკების პერსპექტივის შესახებ. ილიას უნივერსიტეტის კვლევითმა ჯგუფმა 2017 წელს გამოაქვეყნა სტატია, სადაც ნაჩვენები იყო, რომ საქართველოში მობინადრე ორი უსქესო ხვლიკის სახეობა ენათესავება ერთმანეთს! თურმე, უსქესო ხვლიკები დროდადრო ეჯვარებიან მონათესავე სქესობრივი სახეობის მამრებს. ეს იქამდეც იყო ცნობილი, მაგრამ აქამდე ითვლებოდა რომ ამ შეჯვარებების შედეგად შეუძლებელია ნაყოფიერი შთამომავალი დაიბადოს. გენეტიკური მარკერების გამოკვლევამ დაადასტურა რომ ეს შესაძლებელია. მეტიც, უსქესო ხვლიკის განაყოფიერებამ მამრის მიერ გამონაკლის შემთხვევაში შეიძლება ახალი უსქესო ფორმა შექმნას! ასე საქართველოში მობინადრე ერთ-ერთი უსქესო სახეობა, თურმე, მეორე უსქესო სახეობის განაყოფიერების შედეგად განვითარდა. მომდევნო წლებში მოხდა, ქართველი და თურქი მეცნიერების მიერ, შვიდივე სახეობის უსქესო ხვლიკის გენეტიკური გამოკვლება. აღმოჩნდა, რომ ნებისმიერი ორი უსქესო ფორმა თუნდაც ერთი გენეტიკური ნიშნით იდენტურია, და არსებობს ეჭვი, რომ უსქესო გამრავლებაზე ერთხელ გადასულმა ჰიბრიდმა, შემდგომი შჯვარებების შედეგად, შექმნა ეს შვიდი განსხვავებული, სხვადასხვა არეალის მქონე და სხვადასხვა პირობებს შეგუებული უსქესო სახეობა. ისინი სწრაფად მრავლდებიან, თანაც საკმაოდ წარმატებულნი არიან იმის გათვალისწინებით, რომ დროდადრო ახალ, გასხვავებულ პირობებს შეგუებულ უსქესო სახეობებს „ქმნიან“ და, ფაქტიურად, უსასრულოდ შეიძლება გამრავლდნენ და გამრავალფეროვდნენ.

უსქესო ორგანიზმების მრავალმა გამოკვლევამ აჩვენა, რომ უსქესო გამრავლება ერთხელ არ განვითარებულა ევოლუციის პროცესში. სხვადასხვა ორგანიზმებში ერთმანეთისგან დამოუკიდებლად და განსხვავებული მექანიზმების და გენების ჩართვით ვითარდებოდა სქესობრივი გამრავლება, და ასევე ერთმანეთისგან დამოუკიდებლად სქესობრივად მრავლებადი ცხოველები და სხვა ორგანიზმები უსქესო გამრავლებას უბრუნდებოდნენ. ეს საკითხი ევოლუციური ბიოლოგიის ერთერთ განსაკუთრებით საინტერესო და უცნაურ პრობლემად რჩება. იმედია, რომ სულ უფო ფართოდ გამოყენებული გენომური მეთოდები ნათელს მოჰფენენ ამ საკითხს. ეხლა კი, ვისაც საკითხი მეტად აინტერესებს, გთავაზობთ ორ ლინკს:

https://bmcecolevol.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12862-020-01690-9

https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fevo.2023.1184306/full