Тайны пола. Мужчина и женщина в зеркале эволюции

Важнейшей проблемой полового размножения была и остается потребность в поиске подходящего полового партнера. Для самцов такой поиск партнерши и контроль доступа к ней лежит в основе конкурентной борьбы за самку. У видов, ведущих одиночный образ жизни, проблема состоит в том, чтобы найти самку в нужном месте (там, где доступ к ней обеспечен) и в нужное время (когда и самец, и самка готовы к спариванию). У таких видов в процессе эволюции сформировались специальные приспособления, облегчающие поиск самки. В частности, важную роль играют половые феромоны, продуцируемые самкой. Чувствительность поисковой системы воистину фантастическая. У многих видов шелкопрядов самцы способны отыскать партнершу по запаху в радиусе до 10 км! Феромоны самки действуют очень эффективно. Самка императорского шелкопряда, помещенная в клетку, за 30 минут привлекла 40 готовых к спариванию самцов своего вида.

Что же происходит, если самка оказывается не в состоянии привлечь полового партнера? У млекопитающих такая особь окажется исключенной из процесса размножения и не оставит потомков. Однако некоторые беспозвоночные нашли выход из такого положения, сделав возможным развитие яиц без оплодотворения мужскими половыми продуктами. Подобный тип размножения получил название партеногенез. В силу того обстоятельства, что виды, практикующие партеногенез, произошли от предков, размножающихся половым путем, данный феномен в биологии называют вторичным бесполым размножением.

Явление «непорочного зачатия» или партеногенеза было открыто немецким зоологом К. Зибольдом в XIX в. у некоторых насекомых (в частности, у тлей). Он обнаружил, что в летнее время в популяциях тлей присутствуют только самки, они откладывают неоплодотворенные яйца, из которых также появляются самки. За лето может смениться до 10 таких однополых генераций. К концу лета, под влиянием укороченного светового дня из некоторых неоплодотворенных яиц вылупляются самцы. Таким образом, ведущим фактором, определяющим пол у тлей выступает длина светового дня! Самцы спариваются с самками и оплодотворенные яйца зимуют. Из них весной выходят одни самки. У тлей, таким образом, самцы всегда развиваются из неоплодотворенных яиц, а самки и из оплодотворенных и из неоплодотворенных.

Партеногенез описан у пчел, термитов, муравьев, некоторых клопов и жуков. У пчел, к примеру, из неоплодотворенных яиц вылупляются самцы, а из оплодотворенных — самки. Еще один поразительный вариант непорочного зачатия, когда размножение происходит на стадии неполовозрелых особей (педогенез), известен у комариков галл и ц. Это происходит потому, что развитие половых органов у них завершается на стадии личинки, когда остальные органы остаются еще неразвитыми.

В XX в. список животных, постоянно или временно практикующих партеногенез, значительно пополнился не только разными видами насекомых, червей, моллюсков, но и позвоночными животными. Партеногенетическое размножение было описано И. Даревским у одного из видов скальной ящерицы, обитающей на берегу о. Севан. В популяции этой ящерицы полностью отсутствуют самцы. Самки откладывают неоплодотворенные яйца, из которых в срок появляются новые самки. Отчего именно этот вид полностью пожертвовал самцами — и по сей день остается загадкой.

На сегодняшний день известно несколько типов партеногенеза. Первый основан на генетическом механизме, а второй — на том, что из неоплодотворенных яиц появляются особи определенного пола.

К первому типу относятся варианты партеногенеза, основанные на гаплодиплоидии, апомиксисе, автомиксисе и эндомиксисе. При гаплодиплоидии у самок процесс мейоза проходит по обычной схеме, хромосомы удваиваются один раз, но при этом деление происходит дважды, а произведенные яйцеклетки (ооциты) несут гаплоидный набор хромосом. Ооциты, оплодотворенные спермой, развиваются по традиционной схеме, в результате чего формируются нормальные самки. А неоплодотворенные яйцеклетки остаются гаплоидными и развиваются в самцов. Гаплодиплоидия характерна для Hymenoptera и ряда видов артропод. При апомиксисе нарушается процесс деления при мейозе, в результате чего все потомки имеют идентичный набор генов с матерью. Эта форма партеногенеза описана у тараканов. Для автомиксиса в процессе нормального мейоза образуются гаплоидные клетки, которые затем сливаются. В результате формируются диплоидные половые клетки. В процессе автомиксиса образуются потомки генетически не идентичные матери, у них наблюдается повышение гомозиготности. Эндомитоз — процесс, при котором мейозу предшествует удвоение хромосомного набора, поэтому клетка, претерпевающая мейотическое деление является тетраплоидной. В результате мейоза образуется четыре диплоидных клетки. Все потомки идентичны матери. Эндомитоз типичен для некоторых видов яшериц, палочников и кокцид.