Sexe, pourquoi ?

2012/12/01 Galarraga Aiestaran, Ana - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

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Sans doute, le sexe a beaucoup de succès. C’est ce que confirme le biologiste Ibon Cancio: "La reproduction sexuelle peut être un succès, et ainsi disent les nombres et les mathématiques". Comme la plupart des expressions circulaires, cela a aussi mais un: « Mais la capacité de duplication des espèces avec une reproduction asexuée est beaucoup plus grande », explique Cancio.

L’écologiste Arturo Elosegi a affirmé ce que dit Cancio: "C'est comme ça. De plus, il existe de nombreuses formes de reproduction asexuée et toutes sont très efficaces. Cependant, très peu d'espèces se reproduisent seulement asexuellement ; la reproduction sexuelle est beaucoup plus répandue ».

Par conséquent, mais même avec eux, il est indéniable que la reproduction sexuelle a plus de succès que l'asexuée. Cancio apporte une donnée révélatrice: "Les espèces qui se reproduisent asexuellement sont très élevées dans l'arbre phylogénétique, ce qui signifie qu'elles sont jeunes ou, ce qui est le même, qu'il n'y a pas d'espèces qui se reproduisent asexuellement qui durent longtemps. Ils expirent immédiatement". Cependant, il avertit qu'il ya des exceptions: "Par exemple, les rotifères bdelloïdiens. Ils sont un scandale évolutionnaire ».

Le scandale a été publié en 1986 dans un article de la revue Nature. L'auteur de l'article est le biologiste et génétique John Maynard Smith et le titre de l'article est représentatif: "Contemplating life without sex", à savoir Regarder une vie sans sexe.

Maynard Smith a jugé scandaleux que le bdelloideo formerait une famille si vaste et durable, sans sexe. Il faut noter que la famille de ces minuscules êtres aquatiques est très nombreuse (plus de 450 espèces) et qu'il y a des millions d'années sur la planète Terre (environ 200 millions d'années). Tout cela à travers la reproduction asexuée !

Par la suite, les chercheurs ont découvert que les bdelloideo ont un comportement aussi scandaleux en raison de leur physiologie et génétique particulière. En fait, lorsque les conditions de l'environnement sont inadéquates, il est procédé à son séchage. De cette façon, ils restent jusqu'à ce que l'environnement redevienne favorable et, au passage, tous leurs parasites meurent. Mais, en outre, ils ont une grande capacité à résoudre leur génome et dans ce processus, ils en profitent pour le renouveler et le mettre à jour. Grâce à cela, ils ont réussi à être si nombreux et durer aussi longtemps.

Cependant, les bdelloideo font exception ; les biologistes soulignent que la reproduction sexuelle est la plus courante. En outre, Elosegi prend avec prudence ce genre de curiosités: Peut-être que les Bdelloïdiens se reproduisent aussi sexuellement, sans que nous en ayons une trace. Ainsi, par exemple, dans les champignons: sont inclus dans le groupe de champignons hifomicetes espèces inconnues par la reproduction sexuelle, qui sont généralement reproduites asexuellement, mais de temps en temps l'une d'elles commence à proliférer sexuellement et nous réalisons que c'est un champignon d'un autre groupe, par exemple, un basidiomicete. Cela peut également se produire avec les Bdelloïdes. La vérité est que nous n'avons pas été en mesure de piller qui se reproduisent sexuellement, donc la seule chose que nous pouvons dire est que nous savons qu'ils ont une reproduction asexuée ».

Les Rotifères Bdelloïdiens sont un scandale évolutif qui, bien que seulement ils se reproduisent asexuellement, forment une famille nombreuse et permanente. Ed. © C. Boschetti et A.Tunnacliffe/Science

L'avantage du sexe

« Ce qui est clair, c'est que la reproduction sexuelle a quelque chose qui lui donne l'avantage », explique Cancio. Sinon, du point de vue évolutif, on ne peut pas comprendre. Si l'évolution est survival of the fittest, c'est-à-dire si le plus fort ou le plus léger avance, comment expliquer la queue du pauma? Le tigre est plus facile à attraper le pauma avec une longue queue et, cependant, pour lui il est bon d'avoir une longue queue et l'évolution a parié sur lui. Pourquoi ? Parce que la grande et élégante queue lui permet de se reproduire sexuellement, transmettant ainsi la moitié de son génome à ses descendants ».

Selon les biologistes, deux hypothèses principales expliquent la prédominance de la reproduction sexuelle. L'un est appelé le trinket de Muller et l'autre la théorie ou l'hypothèse de la Reine Rouge. Selon le premier, chez les espèces à reproduction asexuée, les mutations génomiques s'accumulent de génération en génération jusqu'à ce que les mutations empêchent la vie. Face à cela, les descendants nés à travers la reproduction sexuelle reçoivent les gènes des deux parents et dans cette transmission il est possible de perdre les gènes mutés.

Cancio compare les gènes de ses parents avec les cartes de jeu: En quelque sorte, dans la reproduction sexuelle, les gènes sont mélangés comme les cartes sont mélangées, de sorte que dans la génération suivante les mutations sont diluées.

L'hypothèse de la Reine Rouge est basée sur la fuite des parasites. Comme la reine qui apparaît dans le livre Alice de l'autre côté du miroir, les individus sont tenus de courir pour rester au même endroit. S'ils ne courent pas, les parasites l'attrapent et le détruisent. « Les individus héritent également des parasites de leur mère. Ces parasites sont parfaitement adaptés à la mère et donc prêts à infecter l'individu. Mais grâce à la reproduction sexuelle, cet individu qui se crée est différent des parents, et les parasites ne peuvent pas être infectés », explique Elosegi.

Selon Elosegi, il est répandu que la reproduction sexuelle est soutenue en plusieurs variantes, « pour ne pas mettre tous les œufs dans le même panier ». Cela a un sens chez les espèces qui ont beaucoup de descendants, mais pas chez celles qui ont peu de descendants comme les nôtres. « Selon la théorie de la Reine Rouge, la clé est que le successeur soit différent des parents ; même s'il est le seul descendant, c'est un avantage s'il est différent des parents ».

Ibon Cancio (à gauche) et Arthur Elosegi (dcha. ), Professeurs de biologie de l'UPV. Ed. Ana Galarraga/Elhuyar Fundazioa

En tout cas, Elosegi a déterminé qu'être très différent de la mère est également mauvais: Si la mère, comme elle est, est vivante, ce sera pour quelque chose, donc être très différent est mauvais. Mais il est également préjudiciable qu'il soit très égal, car les agents pathogènes sont adaptés à ce peu."

Cancio croit que les deux hypothèses sont compatibles. "Il y a des preuves en faveur de l'un et de l'autre". Par exemple, Cancio mentionne que pour démontrer le cliquet de Muller de nombreuses recherches ont été menées avec des micro-organismes, bien que Elosegi a souligné que chez eux le sexe est "différent": « Dans les bactéries le sexe n'est pas paternel, pour créer des petits, mais l'union des deux bactéries, dans lesquelles l'une donne à l'autre un plasmide et une autre série de gènes ».

Cependant, dans les recherches sur les bactéries et les espèces qui alternent la reproduction sexuelle et asexuée, il existe des preuves favorables au compactage de Muller.

Il en va de même pour l'hypothèse de la Reine Rouge. Une des études qui le démontrent a été publiée en 2007 dans la revue Nature. L'article intitulé "Host-parsite "Red Queen" dynamics archived in ? sediment" décrit la coévolution de la puce d'eau Daphnia et de ses parasites. « C'est donc probablement un jeu entre les deux, nous ne savons pas quel pourcentage va influencer l'un ou l'autre, mais les deux, le cliquet de Muller et la course de la Reine Rouge, seront touchés ».

L'amour n'est pas inodore

Cancio abandonne les puces d'eau et saute à l'espèce humaine: "Nous avons environ 30.000 gènes. Parmi eux, les gènes de nos principaux complexes d'histocompatibilité sont les plus polymorphes, les plus distincts des autres individus. Ce sont ces gènes qui codifient les armes antiparasitaires ».

Les étoiles de mer peuvent avoir une reproduction à la fois sexuelle et asexuée. Ed. Nick Hobgood/CC-BY-NC

De plus, ces mêmes gènes sont responsables de l'odeur corporelle. Et beaucoup de gènes que l'être humain a, environ 3.000, sont des récepteurs olfactifs. Cela dit, Cancio a suivi l'explication: En fait, il ne semble pas que nous ayons un grand pouvoir olfactif, mais nous avons 3000 gènes pour cela, et ce que nous sentons est le principal complexe d'histocompatibilité. Ainsi, à travers l'odorat, nous cherchons un couple avec le plus grand complexe d'histocompatibilité avec le nôtre pour avoir des enfants avec lui. Par conséquent, les enfants auront un mélange des deux ».

Elosegi résume en une phrase l'explication de Cancio: "L'amour est aveugle, mais pas inodore". À cet égard, ils ont rappelé la société américaine GenePartner. Comme expliqué sur le site web de l'entreprise, ils sont basés sur l'expérience réalisée par le chercheur Claus Wedekind de l'Université de Berne.

Dans cette expérience, plusieurs femmes ont senti des T-shirts, puis ont dû les commander à partir de laquelle ils avaient l'odeur la plus attrayante à la plus étonnante. Ces t-shirts ont été vêtus par plusieurs hommes pendant trois jours consécutifs, de sorte que chaque t-shirt avait l'odeur de l'homme qui les a portées. Eh bien, les résultats indiquent que l'odeur des hommes avec le plus grand complexe d'histocompatibilité avec le leur était le plus attrayant pour les femmes.

Par conséquent, GenePartner analyse les gènes du principal complexe d'histocompatibilité de ses clients et permet de créer des partenaires génétiquement différents. Selon Gene Partner, « c'est ainsi que se posent les bases d'une relation stable et agréable ». En outre, ils confirment qu'ils auront des enfants en bonne santé.

Effets secondaires du sexe

Mais le sexe a aussi ses inconvénients. L'un d'eux est le prix à payer en échange, selon Elosegi: "Le prix évolutif est très cher. La moitié des petits ne se reproduisent pas. Au maximum ils obtiendront couvrir et féconder une femelle. Mais la moitié des petits sont des mâles et les mâles n'ont pas d'élevage".

L'amour est aveugle mais ne sent pas. L'odorat est la façon dont le couple est choisi avec le plus grand complexe d'histocompatibilité avec lui-même. Ed. Misko/CC-BY

Et la situation est encore plus compliquée chez les espèces avec plus de deux sexes. En fait, Cancio a mentionné quelques champignons avec des milliers de sexes différents ( Schizophyllum commune ): «Normalement, on distingue deux sexes en fonction de la taille et du nombre de gamètes qu'ils produisent: ceux qui produisent de nombreux et petits gamètes sont des mâles et ceux qui produisent de grandes et rares, femelles. Cependant, ces champignons ont beaucoup de variantes, chacune d'elles est un sexe ».

Sans aller aussi loin et malgré avoir seulement deux sexes, Elosegi explique qu'être spécialisé dans la création de gamètes grands et isolés et d'autres dans la production de gamètes nombreux et petits produit des asymétries: "Emea a investi beaucoup plus que les mâles dans son gamète et pas seulement en énergie. En fait, les occasions manquées sont aussi un investissement, c'est-à-dire la femelle, en se fécondant, perd la possibilité de germer à nouveau pendant une longue période de temps, ce qui n'arrive pas chez le mâle. Donc les intérêts du mâle et de la femelle ne coïncident pas".

D'autre part, bien que certaines mutations permettent de perdre, en réalité, le risque de trisomie et d'autres irrégularités dans la méiose est très élevé. Ceci est beaucoup plus abondant dans la reproduction sexuelle que dans l'asexuée. C'est un coût », a déclaré Elosegi.

« De plus, il y a du travail pour trouver un partenaire », ajoute Cancio. Les deux biologistes rappellent ce qui s'est passé avec l'ours des Pyrénées : tous ceux qui sont finalement nés étaient des mâles, ce qui a provoqué la perte de population.

Oui, le sexe est cher. Mais comment serait le monde sans sexe? Elosegi a donné une réponse catégorique: "Ce serait très ennuyeux. Regardez l'environnement et les structures et les comportements les plus frappants que vous voyez, les plus curieux et les plus remarquables ont à voir avec le sexe: les chants d'oiseaux, les couleurs des lumens, le cul des mandrins, les danses spectaculaires... Sans sexe, tout cela se termine. Le monde serait très gris".

La meilleure option est d'être hermaphrodite ?

Cancio affirme que l'hermaphroditisme peut être la meilleure option pour ne pas profiter de tous les avantages du sexe ou de tous ses inconvénients: "C'est-à-dire qu'on soit femelle et mâle".

Cependant, l'hermaphroditisme n'est pas très habituel, il n'est donc pas aussi réussie qu'il semble. Cancio explique pourquoi: Car dans le même corps tu as le mâle et la femelle, et les intérêts de l'un et de l'autre ne sont pas égaux. Il rivalise donc dans le même corps".

Escargots. Ed. Carla Isabel Ribeiro/CC-BY-NC

Elosegi renforce ce qui a été dit par Cancio: "Il est impossible de concevoir une machine pour faire une chose et le contraire, et que la machine fonctionne et soit efficace sans problème. Et là aussi, il en va de même ».

Cependant, il ya des cas tels que calme, escargots, plantes, poissons, etc. Dans les poissons, en outre, il y a des hermaphrodites simultanés et des hermaphrodites alternes: en un temps, ils sont mâles puis deviennent femelles ou vice versa.

Il ne doit pas être raisonnable

Un des paradoxes les plus remarquables par le sexe est la queue du pauma, mais il ya beaucoup de cas similaires. La polémique suscitée par Alfred Rusel Wallace et Charles Darwin est connue. Pour Wallace, à l'origine de ces caractéristiques spectaculaires, mais incompréhensibles du point de vue de la durée de l'espèce, il y avait toujours une raison "raisonnable". Pour Darwin cette raison ne devait pas être raisonnable. Il pourrait arriver, simplement, qu'une femelle pauma aimait les mâles longs et avec elle leurs petits ; les mâles hériteraient d'une longue queue et les petits femelles, le goût pour les mâles longs. Autrement dit, l'origine de cette caractéristique peut être un caprice.

Pauma. Ed. Fondation Elhuyar

Selon Elosegi, le temps et les recherches ont donné raison à Darwin. "Il ya deux hypothèses: good gènes, meilleur gène et sexy sont, fils attrayant. Et aujourd'hui, il ya suffisamment de preuves sexy sont qu'ils démontrent l'hypothèse que, dans certains cas, il n'ya pas de raison raisonnable derrière le succès d'un mâle."

Elosegi rappelle le travail du prestigieux ornithologue Richard Prum pour l'expliquer: "Prum a beaucoup travaillé avec les couleurs des plumes des oiseaux et a précisé que c'est parfois le cas, que les oiseaux aux couleurs plus intenses ne doivent pas être plus sains ou de meilleurs gènes. De temps en temps un oiseau trouve comment faire une couleur jamais vu, ce qui lui donne un grand succès parmi les femelles, étendant cette nouvelle coloration. Cela ne veut pas dire que l'hypothèse du bien est erronée, elle n'exclut pas l'autre ».

Evolution du pénis

Selon Ibon Cancio, peu de structures ont la même variété d'espèces que le pénis. « Bien sûr, à cet égard, l'appareil reproducteur des femelles est similaire à celui du pénis, car les femelles doivent coïncider les unes avec les autres, mais normalement, comme l'organe découvert et les femelles cachées, il est plus facile d'examiner le pénis que la partie des femelles ou l'appareil reproducteur », a précisé Cancio.

Le plus ancien pénis trouvé est il ya 425 millions d'années. Son propriétaire était un crustacé qui a été pris au fond de la mer, sous les cendres d'un volcan, sur le site actuel de Herefordshire (Angleterre). Elle a été découverte en 2003 et a reçu le nom scientifique de Colymbosathon ecplectiques, un surprenant nageur de grand pénis.

Aujourd'hui, des milliers d'espèces qui existent dans le monde ont des cannes très variées : grandes, petites, à quatre têtes, tournantes... Certains ont plus d'un pénis: certains serpents et lézards ont double pénis, et les platelminthes marins, des dizaines. Parmi les insectes il ya une grande prospérité, mais la plus longue d'entre eux est le crustacé Balanus glandule, avec un pénis 40 fois plus long que le corps.

Pénis d'éléphant asiatique. Ed. Wikimedia commons. 4028mdk09/CC-BY-NC

Cependant, les moyens de se lever sont beaucoup plus limités. Chez les mammifères il y en a trois : au moyen d'un os (rongeurs, carnivores, la plupart des primates) ; au moyen d'une structure fibroélastique (porc, taureaux, baleines) ; et seulement hydrauliques (homme, cheval, armadillo).

Avec tant de variantes, il est difficile de se démarquer, mais Arthur Elosegi et Ibon Cancio sont d'accord pour considérer un pénis humain spécial. Par rapport aux proches parents, le pénis humain, en plus de grand, est curieux. Contrairement aux autres, il a la tête à l'extrémité (glandé) et une couronne autour d'elle.

Elosegi et Cancio croient que la structure si spéciale doit être "pour quelque chose" et posent l'hypothèse de remplacer leur enfant. L'un des parents de cette hypothèse est le psychologue évolutionniste Gordon Gallup, qui a également fait des études expérimentales pour démontrer que l'hypothèse est correcte. Les résultats ont été publiés dans l'article "The human penis as a semen displacement device", à savoir "Le pénis humain comme dispositif de remplacement de votre enfant".

Selon l'hypothèse, l'aspect du pénis n'est pas le fruit du hasard, mais de l'impulsion de la fonction tout au long de l'évolution. La fonction est d'expulser le fils qu'un autre mâle a laissé dans le vagin de la femelle. Pour cela, la couronne autour du gland est particulièrement efficace. Selon Elosegi, il s'ensuit que l'espèce humaine n'a pas été (et non) aussi monogame que certains croient.