Генетическая изменчивость мужских особей
Генетическая изменчивость мужских особей
Для чего существуют два пола (рис. 8.39)? Вопрос не так прост, как может показаться на первый взгляд.
«Школьное» объяснение заключается в том, что половое размножение дает возможность получать потомство с новыми признаками, которых нет у родительских организмов. Это правильное, хотя и неполное объяснение. При бесполом, в частности вегетативном, размножении, которое значительно проще, чем половое, каждый потомок представляет собой точную копию родительского организма.
Рис. 8.39. Для чего нужны два пола? В частности, почему у каждого вида половина особей – самцы, хотя для воспроизводства достаточно было бы одного на 20–100 самок? Избыточные самцы не только бесполезны, но и поглощают ресурсы: много едят, требуют к себе внимания, устраивают драки, могут обидеть детенышей, да и место занимают
Например, все растения мяты перечной, которая интенсивно культивируется для нужд пищевой и парфюмерной промышленности, являются потомками одного-единственного экземпляра, случайно обнаруженного в свое время среди растений дикой мяты. Вегетативное размножение целесообразно, когда условия существования постоянны.
В реальности среда обитания постоянно меняется, поэтому для выживания потомков им необходимы новые свойства, которых не было у родителей. В 1889 г. Август Вейсман предположил, что половое размножение увеличивает разнообразие потомства, повышая эффективность отбора наиболее приспособленных особей. Он оказался прав. Разнообразие достигается в процессе формирования половых клеток (мейоза), в ходе которого происходит комбинирование отдельных участков хромосом и создается возможность возникновения организмов с новыми сочетаниями уже существующих, а благодаря мутациям – совершенно новых признаков.
Почти все растения могут размножаться как половым, так и вегетативным способом. При стабильных условиях существования предпочтительно бесполое размножение как более простое. Например, когда лето солнечное, теплое и влажное, помидоры растут в свое удовольствие, расправляя листья и увеличивая зеленую массу. Чтобы они перестали благодушествовать и дали плоды, человек использует такой огороднический прием, как прищипывание – удаление молодого побега над точкой роста. Этого бывает достаточно, чтобы растение «поняло», что в окружающей среде не все благополучно, и проявило защитную реакцию – начало половое размножение, т. е. приступило к формированию цветочных бутонов, или половых органов.
Половое размножение повышает разнообразие свойств потомков, но оно не требует наличия двух полов
Потомки, полученные в результате полового размножения, будут обладать различными, отличающимися от родительских, свойствами. Часть этих потомков, возможно, лучше приспособится к неблагоприятным условиям существования. В контролируемых условиях лабораторного эксперимента смена типа размножения с бесполого на половой при ухудшении условий существования показана, например, для дрожжей и червей[375].
Однако половое размножение не требует наличия двух полов! Некоторые группы животных пошли по пути минимизации затрат на содержание самцов.
Например, существует такой способ размножения, как партеногенез – развитие нового организма из неоплодотворенной яйцеклетки. Его можно обнаружить и среди высших позвоночных, например у некоторых ящериц. Две самки совершают движения, которые очень напоминают движения при копуляции ящериц близких видов. В результате раздражения определенных областей кожи у обеих самок начинается развитие яйцеклетки. Иными словами, фактором, инициирующим развитие эмбриона, является не сперматозоиды, а нервные импульсы (рис. 8.40).
Рис. 8.40. У ящериц Cnemidophorus uniparens все особи являются самками. В сезон размножения две самки ведут себя так же, как самец и самка ящериц двуполых видов во время спаривания. Яйцеклетки обеих самок начинают делиться после такого псевдосексуального поведения, в ходе которого осуществляют взаимную механическую стимуляцию определенных участков кожи, т. е. происходит нормальный лесбийский контакт
Еще б?льшую изменчивость потомков обеспечивает размножение с участием двух особей, поэтому гермафродитизм широко распространен среди многих беспозвоночных, например у моллюсков, за исключением головоногих. У гермафродитов каждая особь производит и мужские, и женские половые клетки. При встрече они обмениваются половыми продуктами. При половом размножении гермафродитов обеспечивается большое разнообразие потомков, а скорость воспроизводства популяции прямо пропорциональна количеству особей.
У многих беспозвоночных, а из позвоночных – у глубоководных удильщиков самцы редуцируются до паразитов. Они присасываются к самке, а их капилляры срастаются с ее кровеносной системой. У самцов отсутствуют органы чувств, дыхания и пищеварения. Такой самец является фактически лишь половой железой, которая опорожняется, когда самка готова отложить икру (рис. 8.41).
Рис. 8.41. Два самца паразитируют на самке глубоководной рыбы
У многих паукообразных самка съедает самца после оплодотворения, а у богомолов отрывание головы служит стимулом для рефлекторной эякуляции. Такие одноразовые самцы привлекательны тем, что не конкурируют за кормовые ресурсы с самками, да еще и сами служат для них пищей.
Экологически близким способом экономии на самцах является массовое вымирание самцов некоторых видов после сезона размножения. Этим опять же обеспечивается отсутствие конкурентов за витальные ресурсы для беременных самок.
Очевидно, что можно изъять из популяции 95 % или даже больше самцов, и это не скажется на количестве потомков и, следовательно, на темпах воспроизводства. Тем не менее из 4500 видов млекопитающих по такому пути пошли только гиены. У подавляющего большинства видов млекопитающих, а также других классов позвоночных – птиц, рептилий, амфибий, рыб и круглоротых (миног и миксин) – самцы составляют половину всей популяции.
Так зачем же нужно столько мужских особей, если от их количества не зависит скорость воспроизводства вида?
Мужской пол избыточен. Гибель мужских особей слабо влияет на популяцию
Этот вопрос ставил в тупик еще Чарльза Дарвина. Если существует некая особенность живых организмов, значит, обладание этим признаком дает его носителям определенные преимущества. Если большинство видов высших животных делится на самцов и самок в отношении примерно 1:1, значит, это биологически выгодно.
Из-за этого феномена (и некоторых других), который трудно объяснить теорией естественного отбора, Дарвин на 20 лет задержал выход в свет своего труда «Происхождение видов»[376].
Теория, объясняющая биологическую целесообразность существования двух полов, предложена нашим соотечественником и современником В. А. Геодакяном.
Генетическое разнообразие мужских особей выше, чем женских
Она хорошо объясняет имеющиеся факты и предсказывает многие другие, значительная часть которых уже обнаружена. Сам В. А. Геодакян говорит не об энергетическом, а об информационном различии двух полов. Поскольку понятие информации менее очевидно, чем понятие энергии, здесь мы исходим из энергетических различий между полами.
Поскольку темпы размножения прямо пропорциональны количеству женских особей в популяции, то такие особи максимально приспособлены к имеющимся условиям существования. В то же время число мужских особей всегда избыточно, так как темпы размножения очень мало от него зависят. Поэтому мужской пол представляет собой «испытательный полигон» эволюции.
Мужские особи более разнообразны, чем женские. Сам Чарльз Дарвин отмечал большее разнообразие форм среди представителей мужского пола у всех видов, хотя и не смог это объяснить.
Вследствие более интенсивного мутационного процесса и некоторых других особенностей самцы по сравнению с самками отличаются б?льшим генетическим разнообразием. Основная часть генетических изменений в новом поколении самцов оказывается неудачной. Соответственно, многие из них погибнут или не оставят потомства (в эволюционном смысле это одно и то же). Однако у небольшой части мужских особей возникшие изменения окажутся подходящими для изменившихся условий существования. Именно эта группа и оставит потомство, т. е. обеспечит воспроизводство популяции.
Таким образом, особенностью женского пола по сравнению с мужским является малая генетическая изменчивость.
С ней тесно связано другое отличительное свойство женских особей – б?льшая средовая изменчивость, т. е. высокая пластичность. Точнее, более высокая способность женских особей по сравнению с мужскими адаптироваться к текущим изменениям в среде. Несколько огрубляя, можно сказать, что мужские особи – это узкие специалисты с низкой способностью к переучиванию, а женские особи – не очень квалифицированные специалисты широкого профиля, но с высокой способностью к обучению, т. е. приспособления к текущим условиям.
Пример генетической стабильности и средовой пластичности самок крыс приведен на рис. 8.42. В этих данных легко увидеть общую закономерность, которая была многократно показана для разных биологических видов.
Женские особи изменчивы в результате влияний внешней среды (пластичны), а мужские изменчивы генетически
С одной стороны, при искусственном отборе по противоположным проявлениям какого-либо признака (в данном случае – по высокой и низкой скорости обучения) различия между самцами двух расходящихся линий больше, чем между самками. Это и называется высокой генетической изменчивостью самцов. С другой стороны, внутри каждой линии различия между самками больше, чем между самцами, т. е. при одинаковом генетическом фоне спектр изменений в поведении, вызванных различиями в индивидуальном опыте, значительно шире у самок, чем у самцов. Высокая средовая изменчивость самок отражает высокую индивидуальную пластичность женских особей.
Б?льшая генетическая изменчивость мужчин имеет и важное практическое значение. Например, при формировании групп людей по какому-то признаку следует отдавать предпочтение мужчинам, если этот признак сильно зависит от наследственности. На все признаки живых существ влияют два фактора: наследственный и средовой. Если в проявлении какого-либо признака велика роль наследственности, то он распределяется у особей разных полов так, как показано на рис. 8.43.
Величина дисперсии для мужских особей больше, чем для женских. Так распределяются, например, результаты тестов на умственные способности. Впервые на это указал в начале ХХ в. английский исследователь Х. Эллис[377]. В дальнейшем было показано, что б?льшая дисперсия в выборке мужчин характерна для стабильных психических признаков, на проявление которых мало влияет среда, т. е. воспитание и обучение[378]. Именно так распределились суммарные результаты по семи тестам на умственные способности, проведенные на нескольких тысячах шотландских студентов[379]. Среди 2 % испытуемых, показавших максимальные результаты, мужчин оказалось в два раза больше, чем женщин. И среди 2 %, набравших минимальные баллы, мужчин тоже было больше, чем женщин, и тоже в те же два раза.
Рис. 8.42. Результаты, полученные при тестировании поведения крыс генетически чистых линий, принадлежащих к двум разным поведенческим типам – А и Б. Горизонтальные линии – средние значения; вертикальные линии – диапазон изменения индивидуальных данных[380]
У мужских особей по сравнению с женскими выше генетическая изменчивость и ниже – средовая. Самцы рождаются разнообразными: различие между двумя линиями, селекция которых проводилась на протяжении более 50 поколений, значительно больше между самцами, чем между самками. Среднее количество избеганий у самцов типа А больше, чем у самцов типа Б, на 90. Разница между самками двух линий составляет только 60. Однако самки больше подвержены средовым влияниям. Это проявляется в том, что диапазон, в котором меняется измеряемая характеристика поведения, значительно больше у самок обеих линий, чем у самцов. Среди самок даже наблюдается перекрывание диапазонов, т. е. часть самок линии Б демонстрирует большее количество избеганий, чем некоторые самки линии А, и наоборот
Рис. 8.43. Генетически детерминированные признаки распределяются в популяции мужчин шире, чем в популяции женщин. По оси абсцисс – значение признака, например величина IQ, в стандартных отклонениях от среднего значения 0; по оси ординат – количество особей, имеющих данное значение признака. Другими словами, дисперсия значений признаков, в проявлении которых значительную роль играют наследственные факторы, больше в популяции мужчин, чем в популяции женщин; мужчины более вариативны
Рис. 8.44. Высокая дисперсия генетически детерминированных признаков у мужских особей приводит к тому, что среди них больше особей с экстремальными значениями признаков. Даже если средний показатель признака, например чувствительности сенсорной системы, больше у женских особей, среди мужских больше обладателей очень высокой чувствительности. Поэтому, например, среди дегустаторов подавляющее большинство мужчин (обозначения осей те же, что и на рис. 8.43)
Если нужно отобрать лучших из лучших и мы знаем, что используемый признак сильно зависит от наследственности, искать кандидатов надо среди мужчин. Ранее мы отмечали, что женщины прагматичны, а мужчины романтичны. Мы не утверждаем, что каждый мужчина живет в розовых очках. Но если бы пришлось формировать олимпийскую команду по романтизму, то отбирать кандидатов следовало бы исключительно из числа мужчин.
Мужчины преобладают во всех энциклопедиях, например в психологической, несмотря на то что психолог – очень «женская» специальность и в России, и в европейских странах. Это отражает не мужской шовинизм составителей, а б?льшую генетическую изменчивость мужчин.
Женская тяжелая атлетика никогда не будет так же популярна, как мужская. Но не из-за того, что это неженственный вид спорта, а только из-за меньшей генетической изменчивости женщин. Ведь физическая сила и способность эту силу развить – тоже биологические признаки, которые передаются по наследству, поэтому процент мужчин с выдающими способностями к поднятию тяжестей значительно больше, чем процент таких же женщин.
Бо?льшая изменчивость мужских особей – причина преобладания мужчин среди выдающих людей
Приведем еще несколько примеров большей генетической изменчивости мужчин. Хорошо известно, что среди новорожденных соотношение полов очень близко к единице. Однако сразу после оплодотворения мужских эмбрионов в два раза больше, чем женских. Не будем здесь рассматривать причину такого дисбаланса (она все равно неизвестна). Но отметим, что эмбриональная смертность значительно выше среди мужских эмбрионов, чем среди женских.
Врожденные заболевания, имеющие чаще всего генетическую природу, встречаются среди мужчин чаще, чем среди женщин. Например, слабоумие значительно более распространено среди мальчиков, чем среди девочек. Облигатный гомосексуализм (см. далее) встречается среди мужчин в 5–20 раз чаще, чем среди женщин. Аутизм (одна из форм шизофрении, проявляющаяся у детей в возрасте до двух лет) у мальчиков встречается в три раза чаще, чем у девочек.
Шизофрения начинается у мужчин раньше, чем у женщин, и протекает тяжелее. А вот депрессией значительно чаще страдают женщины. В формировании депрессивных состояний играют роль и наследственные, и средовые факторы. Но роль внешней среды в развитии депрессии значительно весомее, чем в развитии шизофрении.
Дисперсия признака в мужской популяции может очень сильно превосходить дисперсию в женской (рис. 8.44).
Рис. 8.45. Способность различать цвета лучше развита у средней женщины, чем у среднего мужчины. Но среди экспертов в текстильной промышленности большинство мужчин
В таких случаях даже значительное превосходство среднестатистической женщины над таким же мужчиной не означает, что команда экспертов будет состоять из женщин. Например, хорошо известно, что органы чувств лучше функционируют у женщин, чем у мужчин. При этом очевидно, что работа сенсорных систем в огромной степени определяется наследственностью, а не факторами среды. Если у человека нет слуха, то никакими тренировками его не сформировать. Цветовое зрение значительно лучше развито у женщин. Врожденный дальтонизм, т. е. неспособность различать цвета, встречается у них в 20 раз реже, чем у мужчин. Среднестатистическая женщина видит гораздо больше оттенков, чем средний мужчина (рис. 8.45).
Поэтому, если нам нужно подобрать галстук в тон костюму, мы попросим совета у женщины. Но если потребуется профессионал – не просто тот, кто получше, а лучший из лучших, например эксперт в красильный цех, то им окажется мужчина. В текстильном производстве специалисты по окраске тканей различают, например, несколько десятков оттенков черного цвета. И такая уникальная способность обнаруживается у некоторых мужчин. Аналогичная ситуация в парфюмерной и пищевой промышленности. Эксперты-дегустаторы – почти исключительно мужчины.
Данный текст является ознакомительным фрагментом.