Раздельнополое размножение — залог устойчивости организма под натиском всевозможных патогенов и паразитов. Только так можно обеспечить достаточную изменчивость, чтобы не допустить вымирания от деятельности названных вредителей.
С момента появления эволюционной теории — то есть со времён самого Дарвина — существование раздельнополости и полового размножения у живых организмов ставило биологов в тупик. С точки зрения эволюции, существование второго (мужского) пола бессмысленно: самцы сами не производят потомства; самооплодотворение выглядит при этом гораздо более выгодным и целесообразным процессом. (И это лишь один из примеров энергетической выгодности «однополой жизни».) Но в реальности всё обстоит с точностью до наоборот: раздельнополость существует повсеместно, а самооплодотворяющиеся виды находятся, так сказать, на задворках эволюции.
Для объяснения этого была выдвинута «гипотеза Красной Королевы», названная в честь персонажа из Кэрролловской «Алисы в Зазеркалье». В книге этот персонаж говорит, что «нужно бежать изо всех сил, чтобы остаться на том же месте»; в биологических терминах это означает, что организмы должны непрерывно изменяться, чтобы не вымереть в существующих условиях окружающей среды. Одно из следствий этой гипотезы состоит в том, что раздельнополость и перекрёстное оплодотворение защищают нас от инфекций и паразитов. Паразиты могут приспособиться к жизни в родительском поколении, но если они столкнутся с новым «генетическим узором» у потомков, их атака может быть не такой уж успешной; между тем генетическое разнообразие может быть обеспечено именно при раздельнополой схеме размножения. Если же организм оплодотворяет сам себя, то генетический состав потомков, грубо говоря, повторяет таковой у родителей (с поправкой на мутационный процесс), и паразиты, выучившиеся жить в организме предшественника, с лёгкостью оккупируют и его потомство.
Исследователи из Университета Индианы (США) смогли получить экспериментальное доказательство этой своеобразной гипотезы. Учёные работали с круглым червём (нематодой) Caenorhabditis elegans, известным модельным объектом, и патогенной бактерией Serratia marcescens. С этими видами было поставлено более 70 эволюционных экспериментов, чтобы выяснить, как сосуществуют червь и бактерия. C. elegans обладает способностью как к раздельнополому размножению, так и к самооплодотворению, а потому учёные генно-инженерным способом выключали либо один, либо второй способ размножения у червя. Бактериям же либо позволялось жить и развиваться бок о бок с нематодой, либо они эволюционировали друг без друга, а потом в какой-то момент оказывались вместе.
Как пишут учёные в своей статье, опубликованной в журнале Science, если бактерия и червь развивались вместе, и при этом у червя был выключен раздельнополый способ размножения, то нематода в таких условиях быстро вымирала. Половое же размножение позволяло популяции червей выжить, поддерживая что-то вроде «вооружённого перемирия» между хозяином и паразитом: каждое следующее поколение было более устойчиво к патогену, что защищало популяцию от вымирания.
Если речь шла о червях, которые располагали обоими способами воспроизводства, то тогда всё решало эволюционное состояние бактерии. В случае развития микроорганизма без контакта с червями при встрече нематоды продолжали размножаться самооплодотворением: бактерия им не угрожала. Если же патоген «жил и работал» вместе с нематодами, то черви отдавали предпочтение перекрёстному оплодотворению, поскольку бактерия за время совместной жизни приспосабливалась инфицировать нематод, и тем нужно было срочно придумать что-то новое.
Необходимо отметить, что к раздельнополости организмы подталкивает не само по себе присутствие паразита, а именно коэволюция паразита и хозяина. Таким образом, как шутят авторы работы, можно сказать, что самцы обязаны своим существованием многочисленным паразитам, от одноклеточных бактерий до ленточных червей.