Секс в океане, или Тайна зарождения жизни

При половом размножении массовым открытым нерестом половой отбор полностью переносится на клеточный уровень и отчасти зависит от численности и кучности колонии. У тех видов морских ежей, которые обитают скученными группами, женские яйцеклетки очень привередливы в выборе спермы. В таких тесных колониях высок риск полиспермии вследствие переизбытка спермы, и яйцеклетке лучше быть пощепетильнее. У видов, живущих вразброс, женские особи становятся, скажем так, не столь разборчивыми и более открытыми к любой возможности – не до жиру, как говорится. Итак, чем меньше средняя плотность популяции у отдельно взятого вида морских ежей, тем ниже пороговый уровень требований, предъявляемых яйцеклетками к добравшимся до них сперматозоидам. Соответственно, все виды этих иглокожих распределены по весьма широкому спектру разборчивости яйцеклеток в отношении сперматозоидов: от крайне привередливых до готовых к случке с первым встречным.

Плотность размещения особей в колонии – первейший и основополагающий фактор успешной репродукции морских ежей. Вот почему, бездумно прореживая их популяции, в частности, посредством избыточной добычи, мы играем с огнем и рискуем подорвать саму основу их полового размножения и воспроизводства. Некоторые виды, правда, умеют справляться с подобными проблемами. Возьмем, к примеру, красного морского ежа[75]. Эти широко распространенные вдоль западного побережья Северной Америки иглокожие – настоящие долгожители, доживающие иногда до двухсотлетнего возраста. С этим видом судьба выкинула интересный фортель руками человека: несмотря на то, что мы на протяжении всего XX века вели активный промысел в том числе и красного морского ежа, численность этого вида продолжала лавинообразно нарастать. Как так? Всё просто: мы практически истребили их главного естественного врага – калифорнийского калана. Профессору биологии Университета штата Флорида Дону Левитану пришла в голову замечательная идея использовать долгожительство этих плодовитых иглокожих для сравнительного анализа особей разных поколений^{233} и по их генетическим характеристикам определить, изменилось ли репродуктивное поведение красного морского ежа в результате значительного роста и уплотнения его популяции.

И вот что выяснилось: в колонии относительно старых морских ежей белки_́-рецепторы яйцеклеток у самок настроены в среднем на значительно менее избирательный отбор спермы, чем в молодой колонии, где эти экзаменаторы крайне требовательны к генетическому материалу. А ведь всё логично. Двести лет тому назад, когда родились первые старые перечницы, каланов было полным-полно, поедали они морских ежей нещадно, и самкам иглокожих – точнее, их яйцеклеткам – было особо не до выбора: добрался и прилепился сперматозоид – и то хорошо. В такой ситуации, кстати, и риск полиспермии минимален. А потому яйцеклетки с менее разборчивыми белкаˊми на ранней стадии оплодотворялись намного чаще и успешнее разборчивых, гены неразборчивости передавались по наследству – и поэтому преобладают в старейших колониях. И напротив, в молодых популяциях морские ежи изначально теснились, как сельди в бочке, – отсюда и высокий риск полиспермии, и стремление яйцеклетки защититься от переизбытка спермы более строгим белковым фильтром. Эти колонии, вероятно, появились уже после резкого сокращения поголовья каланов и уплотнения популяции, а потому достаточный уровень успешного оплодотворения в них можно было поддерживать и при самом придирчивом отборе яйцеклеткой семенного материала. Отсюда значительно более высокий уровень избирательности белков в относительно молодых колониях, нежели в старых.

Главная хорошая новость в том, что столь скорая эволюционная трансформация (двести лет с точки зрения эволюционного развития вида – ничто, тем более речь идет о фундаментальной перестройке на белковом уровне) показывает: вид способен очень быстро приспособиться к изменившейся плотности популяции, но лишь при условии, что выигрышное отклонение от нормы уже присутствует у части особей в этой популяции[76]. Исследование Левитана демонстрирует, что ранее редкий генотип самок с высокой требовательностью яйцеклеток к сперме стал размножаться намного эффективнее господствовавшего до резкого уплотнения генотипа. За счет этого женские особи с яйцеклетками повышенной белковой избирательности со временем и возобладали.