Промискуитет против эгоизма

Уже не первое десятилетие биологи бьются над вопросом, зачем самкам спариваться с несколькими самцам – иной раз с максимально возможным их количеством. Такое поведение, называемое полиандрией, характерно для большинства женских особей из совершенно разных классов живых существ. Это у людей стремление к совокуплению с возможно большим числом партнеров можно объяснить распущенностью, но такое спаривание у Homo sapiens часто не имеет отношения к размножению.

А вот полиандрию в живом мире необходимо объяснить с научной точки зрения. Какие эволюционные преимущества дает большое количество партнеров, зачем тратить столько сил и энергии? Ведь одного партнера, как правило, достаточно для оплодотворения – не важно, идет ли речь о приматах или плодовых мушках, откладывающих яйца.

Одно из предложенных объяснений состоит в том, что повторное спаривание может быть обусловлено большей привлекательностью нового партнера, благодаря которой самка может произвести на свет и более привлекательного отпрыска. Он также будет более удачлив в размножении и вместе с генами привлекательности передаст уже своему, более многочисленному потомству и «гены полиандрии», доставшиеся от самки, не отказавшей более привлекательному самцу во внимании, несмотря на успешную копуляцию в недавнем прошлом.

Другая гипотеза связана с посткопуляторным отбором. Она предполагает, что самки выявляют более здорового самца уже после спаривания. Предполагается, что у более здоровых самцов и сперматозоиды оказываются более успешными в конкурентной борьбе за оплодотворение яиц и одерживают верх над другими сперматозоидами, накопленными самкой за несколько спариваний. В этом случае полиандрия развилась, чтобы дать сперматозоидам возможность посоревноваться.

Биолог Нина Уиделл из Университета города Эксетер и её британские и японские коллеги представили экспериментальные свидетельства в пользу второй гипотезы.

Уиделл и её коллеги доказали, что механизмом, обеспечившим возникновение этого вида отбора, могут стать так называемые эгоистичные генетические элементы. По крайней мере, появление эгоистичных элементов в геноме плодовых мушек уже через 10 поколений заметно сместило сексуальные привычки самок в сторону большего «непостоянства».

Эгоистичные генетические элементы бывают разными, но большинство из них снижают фертильность самцов. Часто речь идёт о мейотическом дрейфе – нарушениях механизма деления клетки, приводящих к неравному производству «мужского» и «женского» сперматозоидов.

Учёные для своего опыта взяли крайний случай такого элемента – ген SR (sex ratio), располагающийся на «женской» X-хромосоме и делающий вовсе невозможным полноценное развитие сперматозоидов, несущих мужскую Y-хромосому. Он довольно часто встречается в диких популяциях дрозофил, в которых в результате оказывается куда больше самок с двумя X-хромосомами, чем самцов – а значит, и больше копий SR-гена.

Однако и самцы, несущие SR-ген, производят лишь половину от того количества сперматозоидов, что делают «здоровые» особи.

И полиандрия становится едва ли не единственным спасением от вымирания вида.

В ходе соревнования семени после спаривания здоровые сперматозоиды берут верх просто числом. Это позволяет не только произвести на свет больше здоровых отпрысков, но и предотвратить распространение эгоистичных генетических элементов по популяции. Статья, доказывающая справедливость такой концепции, вышла в свежем номере журнала Science.

Экспериментаторы отобрали восемь популяций мушек. Половина были свободными от мутации, влияющей на сперматозоиды, и имели одинаковое соотношение особей мужского и женского пола. Остальные популяции содержали в себе до 30% носителей эгоистичного SR-гена, и самок там было вдвое больше, чем самцов.

После смены уже 10 поколений самки из SR-популяций стали спариваться на 20% чаще.

Каким-то образом плодовые мушки развили способность к повторному соитию уже через 2,75 суток, тогда как в здоровых популяциях мушки продолжали вступать в половые контакты в среднем не чаще, чем один раз в 3,25 дня. Уиделл уверена, что увеличенная скорость спаривания позволяла мушкам увеличить конкуренцию между сперматозоидами, участвующими в оплодотворении, и производить на свет здоровых мужчин вместо несущих недуги женских особей.

А вот каким образом самки почувствовали нужду в более частых спариваниях, осталось за рамками исследования. Как неизвестно и, имеет ли эта работа какое-то отношение к репродукции человека. Хотя некоторые случаи мужского бесплодия также связаны с воздействием эгоистичных генетических элементов.