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Étudiez les signes une tige mécaniste entre le sexe et la réponse au stress dans les microbes

Pourquoi le sexe est-il si populaire ? La question de pourquoi tant d'organismes se reproduisent sexuellement a mystifié les biologistes évolutionnaires avant même Darwin, qui a écrit que « le sujet entier est jusqu'à présent caché dans la densité. » Dans un article récent dans la biologie et l'évolution de génome « que la variation génétique a-t-elle intitulé est-elle a-t-elle obtenu de faire avec elle ? l'auto-fécondation Famine-induite améliore la survie dans la paramécie, » les auteurs proposent que les mécanismes moléculaires étant à la base du sexe et de la réponse au stress puissent être plus étroitement accouplés que précédemment appréciés, fournissant une explication neuve pour la prévalence répandue du sexe en nature.

L'existence du sexe a déconcerté des biologistes pendant plus d'un siècle. Comparé à la reproduction asexuelle, sexe a plusieurs désavantages. Le premier de ces derniers est que chaque organisme sexuel produit seulement la moitié d'autant de progéniture en tant que personnes asexuelles. Par exemple, si chaque adulte a deux enfants, deux personnes asexuelles peuvent produire la progéniture quatre, alors que deux personnes sexuelles--un mâle et une femelle--progéniture seulement deux de produit entre eux. D'un point de vue évolutionnaire, c'est un coût staggering, même sans tenir compte d'autres désavantages de sexe, tels que la nécessité de trouver un compagnon et les dangers potentiels de faire ainsi (particulièrement si vous êtes une mante ou une veuve noire de prière mâle).

En dépit de ces coûts, le sexe est répandu, avec un 99% environ d'eucaryotes (cellules avec des noyaux) reproduisant sexuellement au moins une partie du temps. Ce paradoxe a eu comme conséquence un certain nombre d'hypothèses essayant d'expliquer l'ubiquité proche du sexe. Selon Francesco Catane, l'auteur important de l'étude neuve et un chef d'organisme de recherche à l'université de Münster, une explication populaire est que le sexe produit la diversité génétique--c'est pourquoi vous et vos enfants de mêmes parents n'êtes pas identiques à vos parents. L'argument est que cette diversité génétique peut produire quelques personnes qui mieux sont adaptées au changement ou aux environnements brutaux. En revanche, la reproduction asexuelle produit généralement la progéniture qui sont chacun identique au parent.

Le tetraurelia cilié unicellulaire de paramécie fournit un contrepoint fascinant à cet argument, car il peut subir la reproduction asexuelle et une version de la reproduction sexuelle qui notamment ne produit pas la diversité génétique (c.-à-d. un genre de selfing). Pour la majeure partie de leur durée de vie utile, les paramécies se reproduisent asexuel, avec chaque cellule coupant en deux. Quand une cellule atteint la maturité sexuelle cependant, chaque paramécie peut produire deux noyaux sexuels identiques--assimilé aux noyaux qui sont présents en cellules de sperme et d'oeufs. Si une autre paramécie ne doit pas autour conjuguer et mélanger des noyaux avec, ces deux noyaux protègent par fusible les uns avec les autres. Le résultat est un type d'auto-fécondation sexuelle qui peut avoir comme conséquence les cellules de descendant qui sont génétiquement identiques à leurs parents. Ainsi, dans la paramécie, la reproduction sexuelle peut être désaccouplée du rétablissement de la diversité génétique, proposant qu'il y ait d'autres avantages potentiels au sexe dans cet organisme. Catane et ses co-auteurs se sont rendus compte que ceci effectue à paramécie un seul modèle dans lequel pour vérifier et recenser potentiellement ces autres avantages.

Pour recenser d'autres raisons que le tetraurelia de P. peut engager dans le sexe, les chercheurs ont suivi des cultures des paramécies au cours de huit jours, commençant juste après l'auto-fécondation (jour 0) et continuant à travers la remarque à laquelle les cellules sont de nouveau devenues capables de la reproduction sexuelle (jour 6). Chaque jour, ils ont soumis un sous-ensemble de cellules à la tension en les chauffant à une température élevée pour juste au-dessus d'une minute. Intéressant, ils ont constaté que les cellules qui avaient juste subi l'auto-fécondation ou qui se préparaient à la reproduction sexuelle (les cellules de jour 0 et de jour 6) ont survécu le choc de la chaleur plus souvent que ceux qui se reproduisaient rapidement asexuel. Cet avantage de survie pourrait expliquer pourquoi les paramécies continuent à s'engager dans le sexe malgré le fait que aucune diversité neuve n'est produite, et elle propose un avantage sous apprécié de sexe : survie améliorée face à la tension.

Ceci trouvant des signes à une tige mécaniste entre le sexe et la réponse au stress. Les auteurs précisent qu'on chauffent les protéines de choc, qui sont les plus réputées pour leur rôle dans la protection contre la tension, sont également impliqués dans les processus cellulaires liés au développement et au sexe reproducteurs. Il se peut pour cette raison que l'expression accrue de telles protéines pendant la reproduction sexuelle assure la protection ajoutée contre des facteurs de stress.

Combien le terrain communal est-il cette relation entre le sexe et la tension ? Tandis que quelques aspects de biologie de paramécie sont seuls, Catane note que beaucoup d'unicellulaires et d'organismes multicellulaires s'engagent dans l'auto-fécondation et, après plusieurs rétablissements de ce procédé, peuvent produire la progéniture qui sont des copies de leurs parents. De plus, beaucoup de protéines impliquées dans la reproduction et la réponse au stress sont antiques et fortement économisées en travers des eucaryotes. Ainsi, un lien entre le sexe et la tension peut être répandu, une conclusion qui pourrait avoir des implications d'une grande portée. Selon Catane, les résultats de leur étude mènent à plusieurs hypothèses neuves au sujet de l'origine et de la maintenance du sexe : « D'abord, l'association intime entre la réponse au stress et le sexe ont pu avoir contribué à la persistance du sexe en nature. En outre, ces deux voies, souvent traitées comme indépendantes, pourraient en fait partager une origine évolutionnaire courante. »

Catane note que les études complémentaires dans d'autres organismes seront nécessaires pour vérifier ces idées. Cependant, il y a raison de croire que leurs résultats peuvent être généralisables à l'autre substance.

Au cours des années, la recherche sur la paramécie a fourni des analyses importantes dans beaucoup d'endroits de biologie. Ce modèle a beaucoup plus pour offrir en dépit de sa biologie exceptionnelle, et nous arguons du fait qu'elle peut être avec succès employée pour gagner des analyses neuves dans beaucoup de phénomènes biologiques. »

Francesco Catane, auteur important de l'étude neuve et un chef d'organisme de recherche à l'université de Münster

Source:
Journal reference:

Thind, A.S., et al. (2020) What’s Genetic Variation Got to Do with It? Starvation-Induced Self-Fertilization Enhances Survival in Paramecium. Genome Biology and Evolution. doi.org/10.1093/gbe/evaa052.