Два пола. Зачем и почему? Эволюционная роль разделения на два пола с точки зрения кибернетики - Геодакян Виген Артаваздович
Итак, можно сказать, что потеря самок от вредных условий среды приносит только вред, уменьшая численность популяции. Потеря же самцов приносит одновременно пользу, способствую эволюции вида.
Является ли «прекрасный пол» слабым?
Поэты и прозаики при определении женского пола, чаще всего пользуются эпитетами «прекрасный» или «слабый». Справедливость первого эпитета, кажется, не вызывает сомнений. Но соответствует ли истине второй эпитет?
Если под силой понимать устойчивость, выносливость к различным неблагоприятным факторам, то сильным полом придется признать женский пол.
Действительно, многочисленные эксперименты на растениях и животных и наблюдения на человеке показывают, что от всех губительных факторов среды: жары, холода, голода, различных ядов и болезней – прежде всего гибнут мужские организмы. При этом пониженной устойчивостью по сравнению с женским отличается не только мужской организм в целом, но также различные его органы, ткани и клетки.
Чем же объясняется повышенная смертность мужского пола? Имеет ли это какой-либо биологический смысл?
По этому вопросу существуют две теории. Согласно одной из них, смертность всегда выше у гетерогаметного пола вследствие наличия сцепленных с полом рецессивных летальных генов. (Напомним, что гетерогаметным называется пол с непарными половыми хромосомами – Х и Y, в противоположность гомогаметному полу, обладателю парных половых хромосом - Х и Х). Рецессивные летальные гены этих хромосом проявляются только у гетерогаметного пола. (По другой теории высокая смертность у самцов является результатом более интенсивного обмена веществ в их организме.)
Против первой теории говорят результаты экспериментов по изучению смертности различных полов у птиц, бабочек и моли. У этих животных в отличие от подавляющего большинства остальных гетерогаметны самки, а гомогаметны самцы. В опытах было показано, что у многих бабочек, нескольких видов птиц и моли смертность самцов также почти всегда выше, чем смертность самок.
Вторая теория фактически не объясняет ничего, заменяя непонятную «высокую смертность» самцов не менее непонятным «более интенсивным обменом веществ». Казалось бы, если существуют устойчивые формы самок, почему бы и самцам не обладать такой же устойчивостью?
Повышенная смертность самцов... целесообразна.
Итак, самцы являются биологически более слабым полом. Это означает следующее. Если мы нарисуем кривые смертности от данного вредного фактора отдельно для каждого пола, то с фронтом вредного фактора среды должна «контактировать» в основном кривая самцов. Следовательно, либо должен наблюдаться определенный сдвиг кривых смертности разных полов – таким образом, чтобы самцы оказались между фронтом вредного фактора среды и самками (рис.2), либо кривая смертности самцов должна обладать большей дисперсией (рис.3).
Сопоставляя эти соображения с выводами о том, что потеря самцов не влияет на количество потомства, но способствует изменению его качества в нужном направлении и что редкие варианты самцов имеют большее информационное значение, чем редкие варианты самок, то есть самцы являются основными переносчиками информации от среды к популяции, - приходим к заключению, что кривые распределения признаков для самцов должны отличаться от соответствующих кривых для самок большей дисперсией. Это значит, что самцы по всем признакам должны отличаться большим разнообразием, чем самки.
Иначе говоря, если объединить всех самцов популяции в мужскую команду, а всех самок – в женскую и устроить личные и командные соревнования, то чемпионами в личном первенстве по всем видам программ будут самцы, а в командном зачете победят самки.
Такие соотношения устойчивости дают возможность виду за новую информацию расплачиваться в основном самцами, потеря которых способствует сдвигу качества потомства, не отражаясь на его численности.
Итак, более высокая смертность мужского пола целесообразна для сохранения вида.
Связь соотношения полов при рождении с условиями среды.
Из сказанного становится ясно, что соотношение полов является важным параметром популяции, тесно связанным с тенденциями наследственности и изменчивости в процессе воспроизводства. Следовательно, соотношение полов при рождении в разные периоды жизни популяции должно отражать эти тенденции в зависимости от условий среды.
Повышенная гибель самцов в неблагоприятных условиях среды приводит в силу существования отрицательной обратной связи (о ней мы говорили в статье «Мальчик или девочка?». См. «Наука и жизнь» № 1, 1965 г.) к преимущественному рождению самцов. Увеличение рождаемости самцов может быть вызвано также непосредственно изменившимися условиями среды независимо от соотношения полов взрослых животных. Есть основания полагать, что у позвоночных такая регуляция осуществляется стероидными гормонами гипофиза, коры надпочечников и гонад.
Следовательно, тяжелые условия среды должны повышать одновременно смертность и рождаемость самцов. Иными словами, можно сформулировать правило, согласно которому во всех неблагоприятных условиях среды должна увеличиваться «оборачиваемость» самцов, так как это способствует быстрейшему приспособлению вида.
В биологической литературе можно найти массу фактов, подтверждающих эту закономерность При этом интересно, что виды, которые могут размножаться как бесполым способом, так и половым – бактерии, инфузории, некоторые ракообразные и другие, как правило, прибегают к половому размножению при наступлении неблагоприятных условий.
Например, у многих водяных блох, а также тлей при благоприятных условиях – обычно летом – имеет место однополое размножение – так называемый партеногенез. Молодь (исключительно самки) вылупляется из «летних» яиц с мягкой оболочкой. При наступлении менее подходящих условий часть самок производит некоторое количество самцов, которые затем оплодотворяют самок. Оплодотворенные самки откладывают «зимние» яйца с твердой оболочкой, которые могут длительное время сохраняться в неблагоприятных условиях – на холоде, при большой жаре и пересыхании водоема (рис.4).
Перемещая коловраток из прудовой воды в речную или колодезную и обратно, ученые наблюдали на 3-й или 4-й день появление самцов, ранее отсутствовавших в популяции. При этом направление перемещения – происходило ли оно из прудовой воды в речную, или наоборот – оказывалось безразличным: любое изменение условий среды приводило к появлению самцов.
Подвергая действию губительных факторов животных, размножающихся двуполым путем, например, плодовых мушек – дрозофил, ученые наблюдали одновременное повышение смертности и рождаемости самцов.
Это казалось парадоксальным и необъяснимым.
Действительно, почему одни и те же факторы – голод, холод, жара или яды – вызывают с одной стороны, гибель самцов, причем почти на всех стадиях развития, а с другой стороны – увеличение их числа в потомстве?
Почему противоречивы порой теории, связанные с рождаемостью полов? Например, обратив внимание на то обстоятельство, что в холодный год рождается больше мальчиков, ученые делали вывод, что холод благоприятствует рождению мальчиков, а жара – девочек. Спустя некоторое время замечали, что сильная жара также сопровождается увеличением рождаемости мальчиков. Тут же возникала новая теория, согласно которой жара способствует появлению мальчиков, а холод – девочек.
Между тем очевидно, что оба наблюдаемых явления легко объяснить с точки зрения правила увеличения «оборачиваемости» самцов при всех изменениях условий среды, требующих приспособления.
Факты, подтверждающие это правило, можно найти и у млекопитающих, в том числе и у людей. Об этом говорят данные демографической и медицинской статистики, согласно которым во время больших климатических или социальных сдвигов (резкое изменение температуры, засуха, война, голод, переселения), то есть в периоды повышенной смертности, наблюдается тенденция роста процента мальчиков среди новорожденных. Ту же тенденцию отмечают и животноводы: чем лучше условия содержания сельскохозяйственных животных, тем больше самок в потомстве – даже при искусственном оплодотворении спермой одного и того же производителя.
