Mengapa organisme mulai berhubungan seks, alih-alih sekadar bereproduksi secara aseksual seperti yang dilakukan kehidupan selama miliaran tahun — dan masih demikian, dalam kasus organisme bersel tunggal dan beberapa tanaman dan jamur — adalah sedikit misteri. Reproduksi seksual berevolusi sekitar satu miliar tahun yang lalu atau lebih, terlepas dari energi tambahan yang diperlukan dan tampaknya halangan karena perlu menemukan pasangan yang cocok. Teori yang berlaku menyatakan bahwa seks menjadi bentuk reproduksi yang dominan karena manfaat dari keragaman genetik yang lebih besar, memungkinkan keturunan untuk beradaptasi dengan lingkungan yang berubah dan menjaga spesies selangkah lebih maju dari parasit yang berevolusi untuk mengganggu orang tua.
Tetapi dalam sebuah makalah baru di PLOS Biologi, tim ilmuwan yang dipimpin oleh University of Montpellier di Perancis dan Deakin University di Australia menyarankan alasan lain mengapa kehidupan dimulai dan terus berhubungan seks: ancaman penular lepas, penular kanker.
"Kami menyarankan agar reproduksi seksual berevolusi untuk mencegah invasi oleh sel-sel peniru neoplastik egois yang dapat ditularkan, untuk selanjutnya disebut sebagai sel kanker yang dapat ditularkan, " Frederic Thomas, seorang ahli biologi evolusi di University of Montpellier dan penulis utama penelitian ini, mengatakan dalam sebuah email. "Sepengetahuan kami, skenario selektif untuk evolusi awal seks di pohon kehidupan ini adalah novel."
Kanker bukanlah masalah bagi bentuk kehidupan paling awal, prokariota, atau organisme bersel tunggal yang tidak memiliki inti sel, seperti bakteri dan archaea. Makhluk-makhluk ini bereproduksi secara aseksual, membuat salinan kromosom tunggal mereka dan pada dasarnya mengkloning diri mereka sendiri.
Tetapi banyak hal berubah dengan evolusi eukariota lebih dari 2, 5 miliar tahun yang lalu. Organisme ini mengandung inti sentral yang meliputi genom mereka dalam satu set kromosom. Kelompok-kelompok eukariota bergabung bersama untuk membentuk organisme multiseluler pertama — pendahulu semua kehidupan kompleks di Bumi, dari tanaman hingga serangga dan reptil hingga mamalia. Ketika organisme ini bereproduksi, materi genetik disumbangkan dari dua pasangan, menciptakan keturunan yang unik secara genetik.
"Seks tampaknya telah menemani, secara langsung mendahului atau sebenarnya menandai transisi ke kehidupan eukariotik, " kata Maurine Neiman, seorang profesor biologi di University of Iowa yang mempelajari reproduksi seksual tetapi tidak terlibat dalam studi baru. Pertanyaan besar dalam biologi evolusi, katanya, adalah mengapa.
Seks sangat rumit dan tidak efisien. Banyak organisme harus menginvestasikan sumber daya biologis dalam sifat-sifat yang melayani satu-satunya tujuan menarik pasangan, seperti bulu merak. Bahkan tindakan sanggama itu sendiri membawa risiko. "Organisme sering benar-benar terjebak bersama, dan itu tidak benar-benar situasi yang hebat, " kata Neiman. Gagasan bahwa makhluk yang cukup sukses untuk mencapai kematangan reproduksi ingin mengacaukan rumus genetik juga aneh. “Kamu agak yakin jika kamu sudah dewasa dan sukses. Mengapa Anda pergi dan membuat bayi berbeda dari Anda? "
Dengan memadukan genetika, reproduksi seksual menghasilkan keragaman genetik yang lebih besar dalam suatu populasi, membatasi transmisi sel kanker pada individu dalam populasi. (Thomas et al. / PLOS Biologi 10.1371) Salah satu teori terkemuka dikenal sebagai hipotesis Ratu Merah. Idenya menunjukkan bahwa sebagai kehidupan multiseluler berevolusi, begitu pula parasit dan patogen yang mengganggu itu. Dengan menggunakan seks untuk menciptakan keturunan dengan ciri-ciri genetik yang unik, beberapa keturunannya mungkin mendapatkan resistensi terhadap serangga yang jika tidak akan mengancam seluruh spesies. Reproduksi seksual berfungsi sebagai cara untuk tetap selangkah di depan perlombaan senjata evolusi. (Nama hipotesis berasal dari pernyataan oleh Ratu Merah ke Alice dalam film Lewis Carroll's Through the Looking-Glass : "Sekarang, di sini, Anda tahu, dibutuhkan semua upaya yang dapat Anda lakukan, untuk tetap berada di tempat yang sama." )
Studi baru menunjukkan bahwa sel kanker dapat dianggap sebagai bentuk lain dari parasit. Ketika sel-sel awal bersatu untuk membentuk organisme eukariotik tunggal, organisme-organisme ini perlu untuk menjaga terhadap sel-sel anggota yang menolak untuk mensubordinasikan diri mereka dengan keseluruhan— "sel penipu internal, " atau sel kanker. Organisme multiseluler awal juga diperlukan untuk mengembangkan pertahanan terhadap serangan sel-sel ganas dari organisme lain, atau kanker yang dapat menular.
Sistem kekebalan awal semacam itu akan memiliki waktu yang lebih mudah untuk membedakan antara sel-sel yang sehat dan keganasan, penelitian berpendapat, jika reproduksi seksual menciptakan keturunan yang secara genetik berbeda dari organisme di sekitarnya. Menargetkan sel-sel kanker bisa menciptakan tekanan evolusi untuk merangkul seks, mirip dengan tekanan dari parasit dan patogen lainnya.
"Sel-sel ganas - setidaknya menurut pendapat kami - memiliki kepentingan yang sama dalam biologi evolusi dan ekologi dengan parasit non-diri dan karenanya harus dianggap sama pentingnya dengan parasit dan mikrobiota, " kata Thomas. "Kanker bukan hanya penyakit, itu adalah kekuatan evolusi."
Gagasan ini bisa menjadi cara baru yang kuat untuk berpikir tentang evolusi, menurut Steve Johnson, seorang ahli biologi yang mempelajari evolusi seks dan interaksi inang-parasit di Universitas New Orleans. "Semakin saya memikirkannya, saya benar-benar percaya ini bisa menjadi pendekatan baru yang sangat penting, " katanya dalam email. "Saya terutama suka menghubungkan model Ratu Merah dengan gagasan bahwa reproduksi seksual mengurangi sejenis parasit yang unik, sel-sel kanker yang menular."
"Anda dapat menganggap kanker sebagai fenomena egois yang mati bersama individu, " tambah Neiman. "Tapi bagaimana kalau tidak? Bagaimana itu akan mengubah lanskap evolusi? "
Dalam makalah tersebut, Thomas dan koleganya memaparkan beberapa perubahan pada lanskap evolusi yang mereka harapkan untuk melihat apakah hipotesis mereka benar. Kanker yang menular, misalnya, kemungkinan jarang terjadi pada spesies yang bereproduksi secara seksual, dan inilah kenyataannya. Hanya sedikit contoh yang ada, seperti lesi wajah setan Tasmania dan leukemia di beberapa kerang.
Tim juga memperkirakan bahwa sebagian besar spesies yang bereproduksi secara aseksual akan relatif muda atau els khusus diadaptasi untuk melawan kanker. Dan, memang, mereka menemukan bahwa sekitar setengah dari garis keturunan aseksual yang diketahui diperkirakan berusia kurang dari 500.000 tahun. "Sisa 50 persen dari garis keturunan terdiri dari organisme yang secara skandal evolusioner" diketahui tahan terhadap mutagen, kata surat kabar baru itu. Organisme semacam itu, kata Thomas, dapat dipelajari dengan layak untuk mempelajari lebih lanjut tentang perlindungan antikanker mereka untuk penggunaan medis.
Tetapi ada alasan mengapa asal usul seks dianggap sebagai masalah yang sulit dalam biologi evolusi. Dalam perkiraan Neiman, ada unsur-unsur teori baru yang tidak cukup cocok — setidaknya belum. Kelangkaan kanker menular di antara makhluk saat ini, misalnya, mungkin tidak mendukung teori baru ini.
“Alam semesta di mana kanker menjelaskan seks akan mengharuskan kanker menular itu benar-benar sangat umum, ” kata Neiman. Dia juga bertanya-tanya tentang salah satu asumsi utama dari teori ini, bahwa perbedaan genetik orang tua dan keturunan sebenarnya akan menjadi faktor dalam berhasil melawan infeksi kanker. "Saya tidak yakin itu sudah diuji dengan baik, dan itu asumsi yang sangat penting."
Thomas mengakui hipotesis timnya perlu divalidasi melalui eksperimen, yang saat ini kurang. "Kami mengusulkan dalam makalah beberapa arah untuk itu, yang paling elegan adalah menggunakan kloning hewan untuk mengevaluasi risiko penularan sel kanker yang terkait dengan reproduksi aseksual, " katanya. Jika teori baru reproduksi seksual benar, kemungkinan bahwa seorang ibu mengirimkan sel kanker ke keturunannya harus lebih tinggi jika embrio adalah tiruan ibu yang ditanamkan, daripada embrio yang berbeda secara genetis.
Tim ini juga bekerja dengan hydra kloning, organisme laut yang dapat bereproduksi baik secara seksual maupun aseksual tergantung pada kondisi lingkungan. Menurut Thomas Madsen, seorang ilmuwan kehidupan di Deakin University dan rekan penulis studi baru ini, tujuannya adalah untuk "mencoba 'menginfeksi' hidra klon sehat dengan sel-sel kanker dan menyelidiki respons evolusi mereka." Jika teori baru tentang seks itu benar, hydra yang terinfeksi harus memilih reproduksi seksual daripada aseksual.
Tapi asal usul seks selalu berantakan, dan Neiman percaya itu akan tetap seperti itu. “Saya pikir kompleksitas dan kerapuhan biologi sering kali menuntut apa yang kita sebut penjelasan majemuk atau berganda, ” katanya. "Saya tidak berpikir akan ada solusi umum, elegan, tunggal, sederhana, pernah."
