Brak seksu zahamował różnorodność życia na Ziemi przez miliony lat. Najnowsze badania naukowców z Uniwersytetu Cambridge sugerują rozwiązanie jednej z największych zagadek paleontologii: dlaczego po pojawieniu się pierwszych zwierząt na Ziemi ich różnorodność przez miliony lat niemal nie wzrastała, by nagle eksplodować w okresie kambryjskim. Wyniki opublikowane w prestiżowym czasopiśmie "Nature Ecology & Evolution" wskazują, że kluczową, blokującą rolę w tym procesie odegrał sposób rozmnażania się najstarszych organizmów, a dokładnie brak rozmnażania płciowego.
- Więcej informacji z kraju i ze świata znajdziesz na stronie głównej rmf24.pl
Około 635–539 milionów lat temu, w okresie ediakaru, po miliardach lat dominacji prostych organizmów jednokomórkowych, na Ziemi pojawiły się pierwsze zwierzęta. Były to istoty zupełnie odmienne od dzisiejszych zwierząt. Nie miały otworów gębowych, narządów ani możliwości aktywnego poruszania się. Przypominały raczej rośliny takie jak paprocie i najprawdopodobniej wchłaniały substancje odżywcze bezpośrednio z otaczającej je wody. Przykładem takiego organizmu jest Fractofusus, który mógł osiągać nawet dwa metry wysokości. Większość przedstawicieli ówczesnej fauny była jednak znacznie mniejsza.
Te prymitywne zwierzęta, znane głównie z bogatych stanowisk paleontologicznych, takich jak Mistaken Point w Nowej Fundlandii, zniknęły z zapisu kopalnego na początku okresu kambryjskiego, około 540 milionów lat temu. To sprawia, że ich powiązania z dzisiejszymi formami życia są trudne do ustalenia.
Zespół badawczy z Cambridge, pod kierunkiem dr Emily Mitchell i prof. Andrei Manicy, przeanalizował setki skamieniałości z ediakaru, wykorzystując zaawansowane techniki skanowania laserowego, analizę przestrzenną oraz sztuczną inteligencję. Badacze skupili się na sposobie rozmnażania się tych organizmów. Okazało się, że dominującą strategią było rozmnażanie bezpłciowe, rozrastanie się za pomocą rozłogów, podobnie jak współczesne truskawki.
Choć w bogatych w składniki odżywcze wodach ediakaru taka strategia była skuteczna, miała ona poważne konsekwencje dla tempa ewolucji.
Rozmnażanie bezpłciowe prowadziło do powstawania kolonii klonów, które były ze sobą połączone i dzieliły się zasobami. W efekcie konkurencja między poszczególnymi osobnikami była minimalna, a presja ewolucyjna na zmiany, bardzo niska. Życie w ediakarze było stosunkowo spokojne, więc potrzeba seksu była ograniczona. Niewielka konkurencja oznaczała brak presji na zmiany - tłumaczy dr Mitchell.
Badacze wykorzystali modele komputerowe i sieci neuronowe, by symulować, jak różne strategie rozmnażania wpływały na strukturę pradawnych społeczności zwierząt. Wyniki jednoznacznie wskazują, że ograniczona dyspersja, czyli rozprzestrzenianie się organizmów, związana z rozmnażaniem bezpłciowym, tłumiła różnorodność gatunkową.
Dopiero pojawienie się rozmnażania płciowego, umożliwiającego szerokie rozprzestrzenianie się i mieszanie genów, doprowadziło do gwałtownego wzrostu liczby gatunków.
Kluczowym czynnikiem, który wymusił tę zmianę, okazały się zmiany środowiskowe. W miarę jak życie przenosiło się z głębokich wód na płytsze obszary, organizmy zaczęły doświadczać większych wahań temperatury, okresowych sztormów i zmian poziomu składników odżywczych. Wzrosła konkurencja o zasoby, a to z kolei sprzyjało powstawaniu nowych, bardziej zróżnicowanych strategii przetrwania.
Jeśli środowisko staje się bardziej nieprzewidywalne, a organizmy są narażone na zagładę nawet kilka razy w roku, sytuacja zmienia się diametralnie. Stres środowiskowy prowadzi do pojawienia się rozmnażania płciowego, a to z kolei skutkuje gwałtownym wzrostem dyspersji i różnorodności - podkreśla dr Mitchell.
Wraz z pojawieniem się rozmnażania płciowego i koniecznością przystosowania się do nowych warunków środowiskowych, rozpoczęła się tzw. "druga fala" ewolucji zwierząt. Proces ten jeszcze bardziej przyspieszył w okresie kambryjskim, kiedy to zwierzęta zyskały zdolność ruchu, co otworzyło przed nimi zupełnie nowe nisze ekologiczne.
Odkrycia naukowców z Cambridge nie tylko wyjaśniają, dlaczego przez miliony lat po pojawieniu się pierwszych zwierząt ewolucja przebiegała tak powoli, ale także podkreślają fundamentalne znaczenie rozmnażania płciowego w kształtowaniu różnorodności życia na Ziemi.
To właśnie seks, w odpowiedzi na stres i konkurencję, okazał się motorem napędowym ewolucji, który umożliwił powstanie bogactwa form życia, jakie obserwujemy dzisiaj.
