Почему не гермафродитизм?
Почему не гермафродитизм?
Гермафродитизм поначалу тоже представляется довольно привлекательным способом размножения, даже более выгодным, чем партеногенез. Гермафродиты изловчились убивать сразу двух зайцев: у них все до единой особи способны рожать, то есть скорость распространения популяции остается такой же, как при партеногенезе, да плюс еще решается проблема с генетическим разнообразием, участвуют-то в спаривании две особи с разным ДНК-кодом! Чего еще желать? Если бы люди могли рожать так, то европейским странам вряд ли грозила бы демографическая катастрофа. Правда, не совсем понятно, что тогда делать с китайцами.
В дикой природе у подавляющего большинства разнополых видов партнера выбирают самки. Выбирая себе самого сильного, самого здорового и самого красивого самца, они повышают шансы своего потомства на выживание в условиях жестокой конкуренции за место под солнцем. Самки некоторых видов не ограничиваются только одним половым партнером и за один брачный сезон совокупляются с несколькими самцами. Так, например, поступают кошки. Хвостатую невесту обычно преследует веселая стайка симпатичных кавалеров, и она вполне может соединиться с несколькими котами. Собаки тоже могут подпускать к себе пару-тройку кобелей. Иногда подобные случаи происходят и у людей.
У кошки в одном помете могут быть котята от разных котов
Американка Мия Вашингтон прославилась тем, что родила двойняшек от двух разных отцов. Эта славная девушка одновременно поддерживала интимные отношения с двумя мужчинами, и в один прекрасный момент, когда в ее организме созрели сразу две яйцеклетки – редчайший случай для человеческой самки! – оба парня оказались на высоте. Братья Джастин и Джордан Вашингтоны появились на свет с разницей всего лишь в 7 минут.
Подвязочные змеи во время брачного периода сплетаются в клубки, которые могут насчитывать несколько десятков особей, из них только одна будет самкой, а остальные – самцами. ДНК-тест потомства этих пресмыкающихся показывает, что одновременно у мамы-змеи могут родиться дети от разных отцов.
Биологи говорят, что самки, подпустившие к себе наибольшее количество самцов, рожают более многочисленное и, что самое важное, более живучее потомство. Вероятно, это объясняется конкуренцией еще на уровне оплодотворения, когда самые сильные сперматозоиды соревнуются в том, кто из них быстрее доберется до яйцеклеток. Генетики назвали подобный процесс гаметическим отбором, то есть отбором, который проходит еще на уровне гамет – половых клеток. Не секрет, что большинство сперматозоидов бесславно погибает, так и не добравшись до цели. Это – самый первый этап естественного отбора, еще до зачатия. Сами посудите: сперматозоидам, чтобы слиться с яйцеклеткой, приходится преодолеть огромное (по их понятиям) расстояние в не очень-то дружелюбной среде, пробиться через внешнюю оболочку яйцеклетки и слиться с ее ядром, причем в условиях жесточайшей конкуренции! Поистине героические усилия! Говорят, что именно благодаря гаметическому отбору у японцев, переживших атомную бомбардировку, количество генетических аномалий в потомстве оказалось значительно ниже, чем ожидалось, – большая часть бракованного материала не прошла контроль на самом первом этапе.
У любого биологического вида есть сверхзадача: сохраниться в потомках, иначе вид перестанет существовать. Целостность вида заключается в сохранении и устойчивой передаче по наследству ряда видовых признаков: размер, окрас и длина шерсти или перьев, наличие когтей и зубов, копыт и хвостов – словом, всего того, что позволяет нам визуально отличить, например, слона от курицы.
Одновременно живым существам необходимо постоянно совершенствовать свои качества, чтобы приспосабливаться к изменениям среды, в которой они обитают. С одной стороны, надо как можно тщательнее сохранять первоначальный вид, а с другой – постоянно изменяться. Задачи откровенно противоречивые.
Еще со школьной скамьи мы помним термины «разделение труда» и «узкая специализация». Благодаря внедрению этих ноу-хау цеховикам еще в Средние века удалось решить вопрос повышения производительности труда. Мастер, в совершенстве владеющий какой-то одной операцией, добивался куда больших успехов, чем специалист широкого профиля.
Природе этот метод был известен задолго до появления динозавров. Быстренько смекнув, в чем суть, она создала два пола и наградила каждый своими собственными поведенческими и психологическими особенностями.
Мужские особи лучше справляются с поиском, освоением новых пространств, они выступают в роли разведчиков как в прямом, так и в переносном смысле. Вожаки уводят свои стада и стаи на новые места обитания, они первыми бросаются в бой, если возникла угроза, именно их природа отправляет и в генетическую разведку.
Женские особи более консервативны, их логика сродни рассуждению «Пусть хуже, зато привычно». Женщины лучше справляются с шаблонными, уже изученными задачами, где не требуется новаторских решений. Мужчинам больше нравится что-то новенькое, им нравится быть изобретателями Достаточно вспомнить вечную мужскую тягу к ковырянию в железках. В сто двадцать первый раз отвинтить гайку, продуть ее, привернуть на новое место и посмотреть, что получится.
Мужчину хлебом не корми – дай в железках поковыряться
Мужчины, образно говоря, приносят заготовку изобретения, а женщины отшлифовывают ее, доводя до совершенства. Самый простой пример – любимейшее из женских рукоделий – вязание. На мужчину, умеющего и любящего вязать, сегодня смотрят, мягко говоря, вопросительно. Однако вязание было изобретено на Древнем Востоке, а затем распространилось по Италии и Испании и считалось исключительно мужским занятием. Женщин даже не обучали ему, полагая, что они просто-напросто не способны вязать. И только после XVI века женщины взяли в руки пряжу и спицы и довели грубоватые изделия мужчин до небывалых вершин изящества.
Ситуация повторилась и с вышивкой. Все в том же XVI веке она была преимущественно мужским занятием. И только позднее женщины полностью овладели вышивальными премудростями и привнесли в этот вид рукоделия свои, чисто женские черты, опять же – доведя его до совершенства.
Если жизнь бежит по накатанной, то различия между ролями, которые играют два пола, сводятся к решению чисто бытовых вопросов и, хотя и вызывают порой головную боль у противоборствующих сторон, в целом не имеют глобального влияния на ход эволюции человека.
Пока поблизости не появились хищники или не началась пурга, стадо овцебыков спокойно жует свою траву. Самки, самцы и телята не особенно-то и контактируют друг с другом. Но стоит возникнуть опасности – и каждый из полов вспоминает особенную роль, предназначенную ему величайшим из режиссеров – природой. Самки собирают в кучу телят и закрывают их собой. Самцы занимают круговую оборону, взяв в кольцо женщин и детей, выставив вперед могучие лбы, увенчанные серьезным оружием в виде тяжелых рогов, и закрывая слабых от опасности своими могучими телами.
Царь зверей лев основную часть своего времени проводит в праздности, расцвечивая свою жизнь едой и сексом. Но стоит на территорию прайда проникнуть врагу – другому самцу или гиенам – он тут же ринется в бой и будет яростно защищать свою семью, пока львицы прячут львят.
В мирное время мужчина может позволить себе повалять дурака, расслабиться на рыбалке или с друзьями в бане. Но если вдруг произойдет что-то экстремальное, он первым бросится ликвидировать последствия стихийных бедствий или отражать атаку клонов.
Это различие в предназначении видно во всем, начиная от половых клеток и заканчивая личными отношениями. Яйцеклетка – большая, стабильная, неподвижная – и сперматозоид, вечно ищущий, вечно в движении, гибнущий на пути к цели в жесточайшей конкуренции с себе подобными. Принцесса, ждущая своего принца в высокой башне, – и принц на белом коне, скачущий на поиски своей возлюбленной, продирающийся сквозь заросли терновника и сражающийся с драконами. Женщина, которая хочет, чтобы за нее боролись – с другими мужчинами, с обстоятельствами или даже с ней самой, – и мужчина, который завоевывает внимание женщины.
В экстремальной ситуации мужчины первыми идут в бой
Мужчина – экспериментатор, новатор, исследователь. Женщина – наблюдатель, собиратель, хранительница традиций. У мужского пола случаи мутаций встречаются в два раза чаще, чем у женского. Границы показателей любой нормы у мужчин гораздо более узкие, чем у женщин. Мужской пол поставлен в жесточайшие условия, он у природы словно подопытный кролик, на котором она пробует новые варианты: – как оно будет, если сделать вот так? При возникающих изменениях окружающей среды первым на них мутационными изменениями реагирует именно мужской пол, накапливая положительный опыт и передавая его на хранение женскому полу. Отрицательный генетический опыт подвергается беспощадному уничтожению, увы, вместе с его носителем. Именно мужские особи обычно становятся родоначальниками новых пород животных, как, например, в случае с канадскими сфинксами или орловскими рысаками.
Пример мужской мутации: в помете у обычной кошки родился голый котенок мужского пола. Он стал родоначальником породы канадский сфинкс
Знаменитый орловский рысак. У основателя породы арабского жеребца Сметанки был лишний грудной позвонок и лишняя пара ребер
Если мы вспомним гидр или тлю, о которых говорили в начале книги, то стоит заострить внимание на том факте, что стабильные условия существования (относительно постоянная температура окружающей среды и изобилие пищи) приводят к однополому размножению путем партеногенеза. Как только эти условия меняются, например наступает осень, а значит, изменяется температура, влажность воздуха, становится меньше корма, – самки прибегают к услугам самцов и производят на свет потомство, приспособленное к произошедшим изменениям окружающей среды. Точно так же поступает подавляющее большинство других живых существ.
Мужчины у природы – подопытный материал. Она экспериментирует: а вдруг так будет лучше?
Количество рождающихся мальчиков повышается после глобальных катастроф или войн. Вероятно, это тоже реакция человека как биологического вида на экстремальные условия.
Природа апробирует новые варианты, приспособленные к изменившимся условиям, на мужчинах, а затем то, что прошло проверку на качество, передает для сохранения и накапливания женщинам.
Ассортимент мужчин в природе шире и богаче, чем женщин. Женский пол представлен более концентрированной группой, у мужского генетический разброс больше – чтобы обеспечить выбор. Гениальных ученых, изобретателей, музыкантов среди мужчин несравнимо больше, чем среди женщин, но и совершенно опустившихся до скотского состояния экземпляров – тоже.
Если бы в биологическом арсенале животных пол был только один, то позвоночные никогда не достигли бы такого прогресса в своем развитии, и особенно – человек. Если бы наш вид был представлен только мужчинами, он вымер бы в первую тысячу лет своего существования из-за манеры соваться куда не следует. Если бы наш вид был представлен одними женщинами, мы выжили бы, но не выбрались из пещер из-за развитого инстинкта самосохранения. Хотя, надо признать, что пещеры эти были бы весьма искусно украшены кусочками меха, камушками и другими доступными первобытным людям элементами декора.
О ценности мужского пола говорит и такой факт: популяция двуполых животных должна платить очень высокую цену за наличие самцов. Им требуется гораздо больше пищевых ресурсов, а отдача от них слишком мала – большинство самцов в условиях естественного и полового отбора оказываются исключенными из репродуктивной программы. Холостяки многих видов млекопитающих сбиваются в целые стада и бродят по лесам и саваннам в надежде когда-нибудь, хотя бы случайно, спариться с самкой. Получается, что самцы в основном едят и спят, в то время как самки трудятся не покладая рук: беременеют, вынашивают, рожают, выкармливают новые поколения.
Самцы, не занятые в воспроизводстве, тратят энергию только на сон и еду
И все же, несмотря на сложности, эволюция, жестоко отсеивающая все лишнее, культивировала мужской пол, сохранила его и сделала его существование одним из условий своего успешного хода.
В том, что мужской пол жизненно необходим для благополучного процветания вида, убеждает интересный эксперимент, поставленный биологами из Орегонского университета.
В качестве подопытных кроликов выступили Caenorhabditis elegans, маленькие червячки, относящиеся к нематодам (нематодами называют любых круглых червей, тело которых не имеет сегментов и сужается с обеих сторон). Червячки интересны тем, что их популяция представлена гермафродитами и небольшим количеством «чисто самцов». Путем искусственного отбора ученые вывели две породы этих червей, отличавшихся только тем, что в одной породе были представлены только гермафродиты (тип OS), а во второй присутствовали и самцы, и самки, которые размножалась исключительно путем перекрестного оплодотворения (тип OO). Было создано две подопытные группы червей с равным количеством особей типов ОО и OS, затем к каждой группе была добавлена порция червей исходного вида, лишенная этих мутаций (тип WT). Эксперимент продолжался в течение 50 поколений червей. Каждое поколение подвергалось действию мутагенного препарата, что приводило к увеличению частоты мутаций. Червей помещали в чашку Петри, в другой половине которой находилась их пища – бактерии E. coli. Чтобы добраться до еды, черви должны были преодолеть небольшую перегородку.
Caenorhabditis elegans: выжившие участники эксперимента
По окончании этой части эксперимента ученые сравнили изменения в приспособленности у особей первого поколения червей и выживших представителей последнего, пятидесятого. Для этого червей в равных пропорциях смешивали с контрольными червями, в геном которых был введен ген светящегося белка, и помещали в благоприятные для жизни условия. Через некоторое время, достаточное для того, чтобы черви размножились, биологи определяли количество светящихся особей в потомстве. Если их становилось меньше – значит, приспособленность выросла, если больше – значит, произошла деградация.
Результаты эксперимента однозначно свидетельствовали о том, что перекрестное оплодотворение – мощное средство борьбы с генетическими ошибками. Количество несветящихся особей неизменно оказывалось большим. Искусственно повышенная скорость мутирования привела к вырождению всех пород червей, кроме OO, которые размножались перекрестным оплодотворением.
Даже тем породам, у которых мутагенез не был искусственно ускорен, высокая частота перекрестного оплодотворения дала преимущество. В одной из двух контрольных пород OS даже без повышения скорости мутирования отказ от перекрестного оплодотворения привел к вырождению. Эксперимент также показал, что частота перекрестного оплодотворения у большинства «диких» пород WT оказалась заметно выше исходной. Это, пожалуй, самый важный результат. Он означает, что в жестких условиях (в данном случае таким условием была необходимость преодоления препятствия на пути к еде) естественный отбор дает явное преимущество особям, размножающимся путем перекрестного оплодотворения. Потомство таких особей оказывается более жизнеспособным.
Напоследок ученые решили проверить, помогает ли перекрестное оплодотворение адаптироваться к изменениям путем накопления полезных мутаций. На этот раз червям, чтобы добраться до пищи, нужно было преодолеть зону, заселенную патогенными бактериями Serratia. Эти бактерии, попадая в пищеварительный тракт червя, вызывают у него опасное заболевание, часто заканчивающееся смертью. Чтобы выжить, червям пришлось бы либо выработать иммунитет к ним, либо догадаться не есть вредные бактерии. Спустя 40 поколений породы OO (с перекрестным оплодотворением) отлично приспособились к новым условиям, породы WT (дикие) приспособились несколько хуже, а породы OS (самооплодотворяющиеся гермафродиты) не приспособились совсем – все черви этой группы погибли. При этом у WT вновь резко возросла частота перекрестного оплодотворения. Значит, перекрестное оплодотворение действительно помогает популяции приспосабливаться к меняющимся условиям, в данном случае – к появлению болезнетворного микроба.
Данный текст является ознакомительным фрагментом.