Самец на час

Задача

У некоторых живородящих видов клещей самка, паразитирующая на яйце насекомого, рождает от 5–6 до нескольких десятков самок и только одного самца. Родившись, самец не питается, ни с кем не спаривается и через несколько часов погибает. Зачем нужен этот самец и почему он всегда один?

Подсказка

После рождения самцы и самки не линяют.

Решение

Герой нашей задачи — клещ Adactylidium. Сейчас описано более десятка видов этого рода. Эти клещи — паразиты трипсов или паразитоиды их яиц. Сами трипсы некрупные, яйца их и того мельче; а наши клещи — одни из самых мелких членистоногих; длина тела самок большинства видов всего 130–160 микрон. Мало кто наблюдал их живыми, и описание их примечательного жизненного цикла есть всего в нескольких работах. Оплодотворенная самка клеща присасывается к яйцу трипса. После этого она становится физогастрической. Это значит, что у нее сильно раздувается брюшко.

Через два дня в яичниках самки созревают яйца, а еще через пару дней рождаются взрослые самки и самцы (это можно понять из подсказки — раз они не линяют после рождения, значит рождаются половозрелыми). «Рождение» это довольно необычное — самки просто прогрызают дырки в покровах брюшка матери. К этому моменту мать уже мертва, ее брюшко заполнено линочными шкуркам и экскрементами потомков. Вышедшие из яиц личинки активно питаются тканями матери, а затем линяют и превращаются во взрослых особей (во многих популярных статьях описывается еще стадия нимфы, но, видимо, на самом деле она отсутствует). Потомство развивается внутри матери и получает от нее питательные вещества, так что можно назвать это настоящим живорождением.

Самки изученных видов этого рода рождают обычно 5–9 самок и единственного самца (десятки самок рождают некоторые другие клещи с похожим циклом). Новорожденные самки ищут новых хозяев, но самец не заботится ни о чем: он не ищет еду, не пытается спариваться с самками и вскоре после рождения умирает. Дело в том, что он уже выполнил свою функцию — внутри тела матери он успел оплодотворить всех своих родных сестер.

Почему самец один? Можно, конечно, ответить вопросом на вопрос — а почему бы и нет? Нам интуитивно кажется это странным, так как мы привыкли, что самцов и самок рождается поровну. Почему их рождается примерно поровну у человека, нам тоже понятно — потому что у человека хромосомное определение пола. Но у наших клещей (и, видимо, практически у всех видов членистоногих с похожим жизненным циклом) определение пола гапло-диплоидное. Самки развиваются из диплоидных оплодотворенных яиц, а самцы — из гаплоидных неоплодотворенных. В таких случаях самка сама решает, сколько самцов ей производить.

Если у самца нет шансов спариться с потомками других самок, то число самцов выгодно уменьшить: чем больше самка родит дочерей, тем больше у нее будет внуков и тем шире распространятся ее гены в популяции. Но есть и недостаток: если рядом нет других самцов и спариваются только братья и сестры, то при гибели единственного сына все дочери останутся неоплодотворенными. Решение этой проблемы — спаривание внутри тела матери, где вероятность гибели самца намного ниже, чем во внешней среде.

Послесловие

Самая общая мораль: «Жизнь ничто, размножение — всё!». Она практически очевидна. Эгоистичные гены заставляют самку клеща отдать себя на растерзание потомству.

Но есть и другая, более интересная сторона этой истории. Вернемся к вопросу о том, почему самец только один. Оказывается, соотношение полов 1:1 — общее правило, характерное не только для видов с хромосомным определением пола. Возникает вопрос: почему? Ведь, казалось бы, чем больше в популяции самок, тем больше будет скорость ее роста. А немногочисленные самцы вполне способны оплодотворить всех самок.

Решение этой проблемы сформулировал Рональд Фишер. Это решение известно как «принцип Фишера». По свидетельству многих комментаторов, Фишер изложил его довольно путано и непонятно для неподготовленных читателей. Гораздо более четкое и понятное изложение этого принципа дано в начале статьи Уильяма Гамильтона “Extraordinary sex ratios”. Но я воспользуюсь другим источником — новостью Александра Маркова на «Элементах»: Если братья конкурируют друг с другом, родителям выгоднее рожать дочерей.

Вот как там излагается принцип Фишера:

«Допустим, в популяции рождается меньше особей одного пола, чем другого (например, мальчиков меньше, чем девочек). В такой популяции самцы в среднем будут размножаться эффективнее (оставлять больше потомков), чем самки, — просто потому, что у каждого потомка ровно одна мать и ровно один отец. Если в популяции 500 самцов и 1000 самок и они совместными усилиями произвели на свет 2000 детенышей, то получается, что среднестатистический самец оставил четырех потомков, а самка — только двух. С точки зрения естественного отбора в такой популяции быть самцом вдвое выгоднее, чем самкой. Ну а если уж довелось быть самкой, то вдвое выгоднее рожать сыновей, чем дочерей. Родители, вырастившие сына, оставят (в среднем) вдвое больше внуков, чем родители, вырастившие дочь. Следовательно, отбор будет поддерживать любые мутации, повышающие вероятность рождения сыновей. Эти мутации будут закрепляться отбором до тех пор, пока соотношение полов не станет равным 1:1. Только при таком соотношении никакая новая мутация, влияющая на вероятность рождения сыновей или дочерей, не окажется полезной и не будет поддержана отбором. Это и означает, что соотношение 1:1 является эволюционно стабильным»

Пусть инцест — единственный способ оплодотворения. Значит, один и тот же родитель рождает и отцов, и матерей собственных внуков. В этом случае генетический вклад родителя в каждого из внуков одинаков вне зависимости от того, какой процент самцов и самок он произвел на свет. Размножение — дело семейное… Если у каждой пары «бабушек и дедушек» ресурсы для производства потомства ограничены, в этой ситуации им выгодно производить как можно больший процент дочерей. Одного самца достаточно для оплодотворения всех самок? Отлично! Пусть и рождается один на весь выводок. Если самцов будет больше, то часть из них может остаться бездетными, а число внуков от этого только уменьшится.

Паутинные клещи имеют такой же гапло-диплоидный механизм определения пола, что и Adactylidium. Соотношение полов у них поэтому подвержено модификационной и генетической изменчивости. В линии этих клещей, где в условиях эксперимента вынуждали спариваться только родных братьев и сестер, всего за 50 поколений зафиксировалось соотношение полов 1:4 (в пользу самок). Почему же дело не пошло дальше? Это легко объяснить, если предположить, что каждый самец успевает оплодотворить не более четырех самок. Так что эволюционно стабильное соотношение полов зависит еще и от проворства самцов.

Источник материала
Настоящий материал самостоятельно опубликован в нашем сообществе пользователем Ufadex на основании действующей редакции Пользовательского Соглашения. Если вы считаете, что такая публикация нарушает ваши авторские и/или смежные права, вам необходимо сообщить об этом администрации сайта на EMAIL abuse@proru.org с указанием адреса (URL) страницы, содержащей спорный материал. Нарушение будет в кратчайшие сроки устранено, виновные наказаны.

You may also like...

Комментарии

Сортировать по:   новые | старые
Homo Faber
Homo Faber

И не забудьте о том, что смертность среди мальчиков-новорождённых, как это ни прискорбно, выше чем среди девочек.

wpDiscuz

Как презрен по мыслям сидящего в покое факел, приготовленный для спотыкающихся ногами, как покойны шатры у грабителей и безопасны у раздражающих Бога, которые как бы Бога носят в руках своих. И подлинно: спроси у скота, и научит тебя, у птицы небесной, и возвестит тебе; или побеседуй с землею, и наставит тебя, и скажут тебе рыбы морские. Не ухо ли разбирает слова, и не язык ли распознает вкус пищи? В старцах – мудрость, и в долголетних – разум. Что Он разрушит, то не построится; кого Он заключит, тот не высвободится. Остановит воды, и все высохнет; пустит их, и превратят землю, и строго накажет Он вас, хотя вы и скрытно лицемерите. Неужели величие Его не устрашает вас, и страх Его не нападает на вас? Напоминания ваши подобны пеплу; оплоты ваши – оплоты глиняные. Для дерева есть надежда, что оно, если и будет срублено, снова оживет, и отрасли от него выходить не перестанут: если и устарел в земле корень его, и пень его замер в пыли, но, лишь почуяло воду, оно дает отпрыски и пускает ветви, как бы вновь посаженное.