تشکیل نر و ماده در طی روند فرگشت

با توجه به مهم بودن مساله تولید مثل جنسی ، در این نگاشته سعی شده است از منظر فرگشت به بررسی آن پرداخته شود.مانند هر رفتار دیگری در فرگشت، تولید مثل جنسی از دو جهت قابل بررسی است:
منشا و علل بقا.
پس سوال درباره تولید مثل جنسی به دو صورت می تواند پرسیده شود:

1.منشا و ریشه تولید مثل جنسی از نظر فرگشت چیست ؟
2.علل بقای آن در طول زمان چیست؟
برای هر کدام از سوالات فوق ابتدا به صورت مختصر جوابی داده می شود و سپس جزئیات علمی مطالب شرح داده می شود.و در آخر منابعی برای مطالعه بیشتر عرضه می گردد.

پاسخ اجمالی به سوالات:

تولید مثل جنسی مانند هر فرایند دیگری در فرگشت به صورت تدریجی شکل گرفته است و طبیعتا ریشه هایی داشته است.تصور عمومی این است که تولید مثل جنسی و جنسیت فقط در یوکاریوت ها وجود دارد ولی انتقال عرضی ماده ژنتیکی در پروکاریوت ها نیز دیده می شود.
در این بین یکی از مهمترین نوع انتقال ماده ژنتیکی در باکتری ها ترانسفورماسیون (transformation) نامیده می شود.ترانسفورماسیون اصطلاحا به معنای دریافت ماده ژنتیکی آزاد از محیط توسط باکتری می باشد.
آنزیم هایی که در ترانسفورماسیون باکتری ها نقش بازی می کنند مشابه آنزیم هایی هستند که در عمل میوز نقش اصلی و مرکزی را به عهده دارند.از این رو عده ای از دانشمندان ترانفسورماسیون پروکاریوتی را ریشه میوز یوکاریوتی دانسته اند.
از طرفی نوع دیگری از تبادل ژنتیکی عرضی در باکتری ترنسداکشن (transduction) نامیده می شود که در آن بخشی از ماده ژنتیکی باکتری توسط یک باکتریوفاژ به باکتری دیگری انتقال داده می شود.
برخی از دانشمندان نوع خاصی از باکتریوفاژها که توان همزیستی با باکتری را داشته اند و در انتقال ماده ژنتیکی باکتری از این طریق نقش داشته اند را ریشه و منشا تولید مثل جنسی می دانند.
درباره بقای تولید مثل جنسی در جانداران بنیادین ترین دلیل، که باعث افزایش شایستگی تکاملی گونه می شود، ایجاد تنوع در جمعیت است.تنوع در جمعیت باعث توان سازگاری بیشتر گونه با محیط می شود.از این رو تولید مثل جنسی با وجود هزینه هایی که دارد در نهایت به نفع گونه عمل می کند و به همین دلیل در طی فرگشت باقی مانده است.

بررسی دقیق تر:
همانطور که در ابتدا بیان شد تصور عمومی بر این است که جنسیت فقط در یوکاریوت ها وجود دارد ولی از نظر بررسی دقیق تر ، انتقال ماده ژنتیکی به صورت عرضی بین باکتری ها هم ممکن است ( انتقال عرضی ماده ژنتیکی تشابه زیادی به تولید مثل جنسی دارد چرا که در آن جانداری بوجود می آید که ماده ژنتیکی اش را فقط از یک والد نگرفته است ).
دو نوع عمومی انتقال ماده ژنتیکی به اختصار در بالا شرح داده شد ولی برای اینکه دوستان دقیقا متوجه شوند که تولید مثل جنسی قبل از اینکه در یوکاریوت ها بوجود بیاد به اندازه خیلی زیادی در باکتری ها ریشه هایی داشته است فرایند هم یوغی به طور مختصر در این بخش شرح داده می شود.
هم یوغی نوعی تبادل ژنتیکی بین باکتری هاست که در آن یک باکتری دهنده که دارای پلازمید می باشد نسخه ای از پلازمید خود را به باکتری گیرنده می دهد.پلازمیدها انواع مختلفی دارند که یکی از آنها F plasmid (fertility plasmid )  نامیده می شود حاوی ژن های لازم برای هم یوغی نیز می باشد.
در طی این انتقال در باکتری های گرم منفی ، ابتدا یک پیلی بین دو باکتری تشکیل می شود که به آن پیلی جنسی می گویند سپس این پیلی کوتاه تر می شود تا اینکه دو باکتری به یکدیگر متصل شوند و در نهایت یک رشته از پلازمید از این طریق منتقل می شود.لازم به ذکر است که باکتری های گرم مثبت به دلیل  داشتن پروتئین های اتصالی در سطح خود ،برای فرایند هم یوغی نیاز به پیلی ندارند.
در این فرانید باکتری که حاوی F plasmid  باشد male خوانده می شود و باکتری دیگر female نامیده می شود.پس تقریبا در مورد باکتری ها نیز می توان گفت جنسیت داریم.
اما درباره ریشه های تولید مثل جنسی در یوکاریوت ها، همانطور که در ابتدا توضیح داده شد، فرایند ترانسفورماسیون ، فرایندی است که باکتری یک قطعه ژنتیکی لخت خارجی را می بلعد و آن قطعه در باکتری پایدار می ماند.(دو نوع در پانویس).
نکته جالب درباره فرایند ترانسفورماسیون نقش کلیدی آنزیم recA است. ژن این آنزیم که ژن recA نامیده می شود در اکثر باکتری ها وجود دارد.و آنزیم هایی که در میوز و تولید مثل جنسی نقش اساسی دارند یعنی آنزیم های Rad51 , Dm31 در یوکاریوت ها ، ساختاری مشابه recA دارند.در حدی که ژن های آنها ارتولوگ خوانده می شود.

از طرف دیگر، قوی ترین نظریه درباره منشا هسته در سلول های یوکاریوتی ، viral eukaruogenesis نامیده می شود.طبق این نظریه، ویروس هایی که توانسته اند وارد باکتری شوند و با باکتری همزیستی پیدا کنند منشا هسته سلول هستند.
ویروس هایی که توانایی آلوده کردن باکتری ها را دارند باکتریوفاژ نامیده می شوند.این ویروس ها به دو دسته virulent و  temperate تقسیم می شوند.
ویروس های ویرولنت ، با تکثیر بیش از حد خود در باکتری باعث مرگ آن می شوند. اصطلاحا به این حالت عفونت لیتیک گفته میشود.ولی ویروس های معتدل به دلیل وجود ژن های سرکوب کننده بیش از حد تکثیر نمی یابند و به همین دلیل باکتری حتی با وجود آلودگی به ویروس زنده می ماند.
اصطلاحا به این حالت عفونت لیزوژنیک گفته می شود.پس یک نوع عفونت لیزوژنیک می تواند منشا هسته سلول ها باشد. از طرفی شباهت های بسیار زیادی بین ماده ژنتیکی ویروس و هسته یوکاریوت ها وجود دارد که خود شاهدی بر درست بودن این نظریه است.
کروموزوم های یوکاریوتی مانند ماده ژنتیکی ویروس ها خطی است ( برخلاف باکتری ها که اکثرا کروموزوم حلقوی دارند ).
و به تبع آن وجود نواحی انتهایی در کروموزوم به نام تلومر که باز هم مشابه ویروس ها است.همچنین در توانایی mRNA capping و جدا بودن رونویسی و ترجمه ، و همچنین آنزیم mRNA polymerase اختصاصی و مشابه این دو، همگی شواهدی بر درست بودن این قضیه هستند.
 یک تکثیر کنترل شده (لیزوژنیک) این ویروس در باکتری بسیار مشابه عملکرد میتوز در یوکاریوت ها می باشد.پس تا این نظریه منشا میتوز را نیز تا حد زیادی شرح می دهد.همچنین تکثیر ویروس می تواند یک نسخه اضافه از ساختار هسته مانند در باکتری ایجاد کند و این ساختار از طریق فرایندی مشابه هم یوغی به باکتری دیگر منتقل شود (از آن جهت که سطح باکتریوفاژها مانند سطح باکتری های گرم مثبت دارای مولکول های چسبنده اتصالی است).
حال فرض کنید دو باکتری که توسط فاژ های متفاوتی آلوده شده اند هر دو یک نسخه از ژنوم ویروسی را برای فرایندی که در بالاتر ذکر شد برای یکدیگر ارسال کنند در این صورت ممکن است فاژها یکدیگر را بیگانه تشخیص دهند و به این ترتیب به دلیل ناپایدار بودن هسته جدید ، فرایندی مشابه میوز یک در باکتری رخ دهد.
پس در واقع سیستم ایمنی سلول نقش بسیار مهمی در منشا فرایند میوز دارد که یک نوع تقسیم دو مرحله ای می باشد.(در واقع اگر سیستم ایمنی ژنوم دیگر را بیگانه تشخیص ندهد به نحوی منشا جانداران دیپلوئید می شود و اگر آن را بیگانه تشخیص دهد منشا میوز یک می باشد)


سوال : آیا این دو نظر درباره منشا تولید مثل جنسی با یکدیگر در تناقض اند؟
از نظر نگارنده این دو نظر به هیچ وجه با یکدیگر متناقض نیستند چرا که تشابه آنزیم های ترانسفورماسیون به آنزیم های میوز می تواند نشان دهنده این باشد که بخشی از ژن های مربوط به آنزیم های لازم برای میوز از طریق اینتگریشن پیدا کردن در کروموزوم های هسته ایفای نقش کرده اند. مخصوصا که به دلیل وجود فاکتور های لازم برای انتقال عرضی ماده ژنتیکی، اسباب لازم برای این عمل در اختیار سلول بوده است.

نتیجه گیری:
فرایند دقیق شکل گیری تولید مثل جنسی فرایندی بسیار پیچیده بوده است و در طی میلیون ها سال رخ داده است.در این باره ما به شرح دو نظریه و شواهدی که آنها را تایید می کنند پرداختیم. لازم به ذکر است که جز این دو نظریه، نظرات دیگری نیز درباره منشا تولید مثل جنسی وجود دارد. همچنین انتقادهایی نیز به هر کدام از این نظرات وارد شده است.و در آخر اینکه در این نگاشته صرفا ریشه های فرانید میوز به عنوان اصلی ترین بخش تولید مثل جنسی بررسی شده است و اشخاص علاقه مند باید منابع بیشتری درباره فرگشت تولید مثل جنسی مطالعه کنند.

پاورقی :

- یوکاریوت : در زیست‌شناسی به جانداری که یاخته‌های (سلول) آن هسته واقعی دارند یوکاریوت (Eukaryote) یا هوهسته‌ای گفته می‌شود.
- پروکاریوت : در زیست‌شناسی به جانداری که یاخته‌های آن هستهٔ واقعی و غشای هسته ندارد پروکاریوت (نام علمی: prokaryota ) یا پیش‌ هسته‌ای گفته می‌شود.- ترانسفورماسیون : سلول، ماده ژنتیکی بیگانه (DNA یا RNA) را برداشته (وارد خود می‌سازد) و آن را بیان می‌کند.
- میوز : میوز یا کاستمان نوعی تقسیم هستهٔ یاخته است که در آن شمار کروموزومهای یاخته به نیم کاهش می‌یابند و شاید از این رو می‌باشد