Почему у животных есть половые клетки «про запас», а у растений нет?
У растений и некоторых примитивных животных половые клетки формируются из стволовых клеток организма и в этом смысле ничем не отличаются от всех прочих клеток. У животных же гаметы выделяются уже в процессе эмбрионального развития: они остаются в половых органах и позднее развиваются в полноценные половые клетки, мужские и женские.
Чтобы объяснить, почему эволюция животных направилась именно по такому пути, биологи построили математическую модель. В ней учли количество делений, разнообразие тканей организма и количество мутаций в митохондриальной ДНК, которые накапливается с новыми делениями.
Оказалось, что чем более дифференцированы ткани организма, тем больше мутаций накапливается в митохондриальной ДНК. Поэтому, чтобы уберечь будущее потомство от лишних мутаций, животные отправляют клетки, которым суждено стать половыми, в область, где формируются половые органы, и хранят их там, пока не придет время воспроизводства.
Так, например, происходит с яйцеклетками. Они формируются на определенной стадии развития эмбриона, делятся необходимое число раз и отправляются «в сухое и прохладное место», почти прекращая жизнедеятельность. Пока организм женщины взрослеет, яйцеклетки не делятся — а значит, и не накапливают мутации в митохондриальной ДНК.
Митохондриальную ДНК потомство наследует от матери, поэтому мужской организм не отправляет половые клетки ждать «на складе»: они делятся в течение всей жизни.
Растениям нет нужды прибегать к таким ухищрениям. Их клетки делятся гораздо реже, чем клетки животных, и не успевают накопить сколько-нибудь значимое количество мутаций в митохондриальной ДНК — поэтому растения спокойно формируют половые клетки из тех недифференцированных клеток.
Результаты исследования опубликованы в журнале PLOS One.