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Pourquoi n'existe-t-il que deux sexes pour les animaux ?


Pourquoi, du point de vue de la sélection naturelle, n'existe-t-il que deux sexes pour les animaux ?


Pour obtenir une réponse non circulaire à la raison pour laquelle les humains et les autres mammifères n'ont que deux sexes, il est utile de jeter un œil à notre histoire évolutive. Alors que les mammifères possèdent plusieurs adaptations à un cycle de vie terrestre, y compris la fécondation interne et la gestation, qui nécessitent une spécialisation anatomique substantielle entre les mâles et les femelles, ce sont toutes des caractéristiques secondaires qui ont évolué longtemps après que nos ancêtres aquatiques aient acquis deux sexes distincts.

En effet, si nous regardons des animaux comme les poissons, qui se reproduisent par fécondation externe, il n'est pas du tout évident qu'ils n'aient pas plus de deux sexes. Après tout, pour de nombreux animaux aquatiques, l'accouplement implique un peu plus que la femelle et le mâle libérant leurs gamètes respectifs dans l'eau, où ils se rencontrent et fusionnent pour former un nouveau zygote, qui peut ensuite se diviser et devenir un nouvel adulte. Vu de cette façon, il semble n'y avoir aucune raison pour qu'il ne puisse pas y avoir plus de deux "types d'accouplement", comme dans de nombreux champignons, de sorte que les gamètes de deux types distincts pourraient fusionner en zygote.

La réponse réside dans le fait que les gamètes mâles et femelles ne sont pas vraiment similaires : les gamètes femelles, ou œufs, sont généralement de grandes cellules qui contiennent tous les nutriments nécessaires pour que le nouveau zygote se développe en un individu viable, tandis que le mâle les gamètes, ou spermatozoïdes, sont minuscules et produits en très grand nombre. Cette asymétrie est connue sous le nom d'anisogamie, et la modélisation de son origine a été un sujet important dans l'étude théorique de l'évolution.

Sans entrer dans les détails sur l'évolution de l'anisogamie, une fois qu'elle existe, elle oblige clairement les types d'accouplement à se diviser également en deux groupes : il n'y a aucun avantage à fusionner deux microgamètes (spermatozoïdes), puisque le zygote résultant manquerait des nutriments dont il a besoin pour être viable, alors que la fusion de deux macrogamètes (œufs) serait tout simplement inefficace - les œufs, étant gros, sont relativement rares et coûteux, et en gaspiller deux pour produire une seule progéniture serait sous-optimal même si le zygote résultant était viable. Il n'y a pas non plus vraiment de place dans un tel schéma pour les gamètes de taille intermédiaire : ils seraient trop petits pour fusionner en un zygote viable avec du sperme, mais trop gros pour être produits en quantités suffisantes pour être efficaces dans la fécondation des ovules.

Bien sûr, rien n'empêcherait un seul adulte de produire à la fois des micro- et des macrogamètes, mais un tel adulte ne serait pas vraiment un troisième sexe - ce serait juste un mâle et une femelle en même temps, une stratégie d'accouplement connue sous le nom de (simultané) ) l'hermaphrodisme, qui est en effet relativement fréquent dans la nature.

Donc, si à peu près tous les animaux sont anisogames, pourquoi les champignons restent-ils isogames (et ont souvent plusieurs types d'accouplement), alors ? Eh bien, une explication est que les principaux moteurs de l'évolution de l'anisogamie - la compétition des spermatozoïdes et le risque de transport - ne s'appliquent pas vraiment aux champignons, qui s'accouplent lorsque deux mycéliums haploïdes sessiles se développent et entrent en contact l'un avec l'autre. Étant donné que les gamètes ne sont pas mobiles, il n'y a aucun avantage pour l'un ou l'autre sexe à en produire plus (au prix d'une taille plus petite) afin d'augmenter les chances de réussite de l'accouplement. Ainsi, l'accouplement isogame fonctionne bien pour le mode de vie des champignons, et avoir plusieurs types d'accouplement est alors une adaptation utile pour rendre plus probable l'accouplement réussi entre les mycéliums voisins.


@emanuele, vous semblez vous demander pourquoi il n'y a que 2 sexes pour les animaux, contrairement aux champignons qui peuvent avoir plusieurs sexes ou peut-être aux bactéries qui ont des relations sexuelles mobiles - la capacité de donner des informations génétiques peut être acquise ou perdue.

Certains animaux - les vers et les poissons par exemple sont des hémaphrodites - ils peuvent accepter du sperme ou en faire don pour produire une progéniture. Les champignons sont encore plus simples - l'accouplement se fait par fusion haploïde au niveau cellulaire, car ils ont des cycles de vie unicellulaires. Le type d'accouplement permet l'accouplement avec n'importe quelle cellule qui n'est pas du même type d'accouplement. C'est juste une question de combien d'espace génomique vous voulez consacrer à l'accouplement et il peut y avoir 2 types d'accouplement de 10 000 types d'accouplement - la seule règle est que vous ne pouvez pas vous accoupler avec votre propre type d'accouplement. C'est un mécanisme simple pour restreindre l'accouplement avec vous-même - probablement pour encourager la diversité génétique.

Physiologiquement, pour les animaux unicellulaires et les pondeuses d'œufs simples comme les poissons et les vers, vous pouvez voir pourquoi les rôles sexuels n'ont peut-être pas besoin d'être spécialisés ; c'est une question de gamète que vous allez déposer. Si l'œuf n'est qu'une cellule particulièrement adipeuse, devenir un mâle n'est pas forcément un grand changement. Mais lorsque les œufs sont des structures plus compliquées ou que la naissance vivante devient une adaptation, la dépense d'être le donneur de gamètes (mâle) ou le receveur (femelle) devient un engagement important et changer les rôles n'est pas si facile à faire dans un système évolutif.

En fin de compte, contrairement aux vers ou aux serpents, les femelles engagées sont spécialisées de telle sorte que se transformer en mâle, avec le développement requis d'un utérus, des changements dans la structure osseuse, etc. est un phénomène tellement élaboré que nous ne l'observons pas.


Richard Dawkins décrit une solution élégante au casse-tête dans son mémorable gène égoïste : au début, tous les gamètes étaient similaires et de nombreux sexes pouvaient coexister (comme dans les champignons). Mais lorsque certaines lignées ont commencé à se spécialiser dans différentes stratégies (ESS, Evolutionarily Stable Strategies), certaines augmentant et d'autres diminuant la taille des gamètes, il y avait alors de la place pour les deux sexes. Un troisième sexe ne ferait probablement concurrence qu'à l'un des autres, sans espace pour la dérive de niche, et ainsi l'un d'entre eux s'éteindrait généralement, le ramenant à nouveau à deux sexes.


Le but de la reproduction sexuée est de combiner le matériel génétique des parents contributeurs pour produire un nouvel individu. Cette combinaison a le potentiel de remplacer des gènes qui peuvent être défectueux et d'augmenter généralement la diversité de la progéniture, améliorant ainsi la résistance à certains agents pathogènes. Conclusion : la reproduction sexuée confère un avantage évolutif.

Là où cela se produit, pourquoi seulement deux sexes ? Tout simplement parce que deux suffisent pour faire le travail.

Considérez le point de vue d'un "parent" et l'objectif de combiner le matériel génétique d'une autre source de la même espèce afin de produire une progéniture ayant un certain mélange de matériel génétique. Si cette « autre source » était un individu sélectionné au hasard, comment une source supplémentaire sélectionnée au hasard change-t-elle qualitativement le résultat ? Selon les principes des statistiques, ce n'est pas le cas. Une autre source contenant une certaine variation aléatoire n'est ni plus ni moins aléatoire qu'une combinaison de deux ou plusieurs de ces sources. Par conséquent, pour répondre aux exigences d'un remaniement génétique aléatoire, deux sexes suffisent.

Si un troisième sexe était requis, alors trois individus devraient jouer leurs rôles respectifs pour une procréation réussie, là où seulement deux sont requis pour le système bisexuel que nous comprenons. Si vous comparez la reproduction asexuée à la reproduction bisexuelle, vous vous demandez peut-être pourquoi la reproduction asexuée existe étant donné les avantages génétiques du sexe. La réponse est dans la simplicité. Pas besoin de trouver un partenaire. Pour passer de deux sexes à trois, il faudrait qu'il y ait un avantage à submerger ou au moins à équilibrer la complexité supplémentaire de réunir trois partenaires au lieu de seulement deux. Comme indiqué précédemment, il n'y en a pas. Même si un système à trois sexes se produisait, il serait surpassé par ses rivaux plus simples à deux sexes.


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