Эволюция: Неопровержимые доказательства

Оглавление

Я рассказываю в основном о птицах, поскольку биологи обнаружили, что изучать выбор брачного партнера легче всего именно на примере птиц: птицы активны днем и за ними легче наблюдать. Однако другие животные также являют немало наглядных примеров выбора брачного партнера. Самки тунгарской лягушки предпочитают выбирать самцов, издающих самые сложные призывные сигналы. Самки рыб гуппи предпочитают самцов с самыми длинными хвостами и самыми яркими пятнами на них. Самки пауков и рыб зачастую отдают предпочтение более крупным самцам. В своей обстоятельной книге «Половой отбор» (Sexual Selection) Мальте Андерссон описывает 232 эксперимента над 186 биологическими видами. Эти эксперименты показали, что огромное разнообразие самцовых признаков коррелирует с брачным успехом, и подавляющее большинство этих экспериментов связано с изучением выбора, совершаемого самками. Нет никаких сомнений в том, что у многих видов причиной появления в процессе эволюции полового диморфизма послужил выбор, совершаемый самками. Так что Дарвин в конечном итоге был прав.

До сих пор мы пренебрегали двумя очень важными вопросами. Почему самкам предоставляется право выбирать самца, в то время как самцы должны или привлекать самок, или сражаться за них? И почему самки вообще выбирают? Чтобы ответить на эти вопросы, нам необходимо разобраться, зачем живым существам вообще нужно половое размножение.

Зачем нужен секс?

Почему появилось половое размножение – это, в сущности, одна из величайших тайн эволюции. По сравнению с особью, размножающейся бесполым путем, любая особь, которая размножается половым путем, т. е. производит яйцеклетки или сперматозоиды, содержащие лишь половину ее генов, вкладывает 50 % своего генетического материала в следующее поколение. Давайте посмотрим на это так. Предположим, что у людей был бы ген, исходная форма которого вела к половому размножению, но мутантная форма позволяла бы женской особи размножаться партеногенезом, производя яйца, которые развивались бы без оплодотворения. (Некоторые животные на самом деле размножаются таким образом: партеногенез наблюдается у тли, рыб и ящериц.) У первой женщины-мутанта были бы только дочери, которые, в свою очередь, произвели бы на свете новых дочерей. И, наоборот, нормальной женщине, размножающейся половым путем, пришлось бы спариваться с мужчинами, производя на свет и дочерей, и сыновей. По мере того как в группе женщин становилось бы все больше мутантов, которые производят только дочерей, доля женщин в популяции быстро превысила бы 50 %. В конечном итоге все женщины появились бы на свет от матерей, размножающихся партеногенезом. Мужчины стали бы лишними и исчезли: никому из мутировавших женщин не потребовалось бы с ними спариваться и все женщины производили бы на свет только женских особей. Ген партеногенеза победил бы ген, отвечающий за половое размножение. Теоретически можно показать, что в каждом поколении «бесполый» ген производил бы в два раза больше копий самого себя по сравнению с исходным «половым» геном. Биологи называют такую ситуацию двойной ценой самцов. Подразумевается, что под влиянием естественного отбора гены партеногенеза распространились бы очень быстро, вытеснив и уничтожив половое размножение.

Однако этого не произошло. Подавляющее большинство земных биологических видов размножается половым путем, и эта форма воспроизводства остается в ходу уже больше миллиарда лет. Почему двойная цена полового размножения не привела к его замене партеногенезом? Ясно, что у полового размножения должны быть какие-то крупные эволюционные преимущества, которые перевешивают его цену. Хотя до сих пор не удалось точно определить, что это за преимущества, теорий на эту тему предостаточно. Возможно, ключ в случайной перетасовке генов, которая происходит во время полового размножения и порождает новые генетические комбинации у потомства. Сведя воедино у одной особи несколько благоприятных генов, половое размножение, возможно, способствует ускорению эволюции и помогает ей справиться с постоянно меняющимися условиями окружающей среды. Так паразиты постоянно эволюционируют, чтобы побороть наши эволюционирующие защитные механизмы. Или, возможно, половое размножение избавляет биологические виды от плохих генов, которые комбинируются в одной очень ущербной особи, в эдаком генетическом козле отпущения. Тем не менее биологи до сих пор задаются вопросом, есть ли какое-то известное преимущество, которое перевешивало бы двойную цену полового размножения.

Однако, коль скоро половое размножение появилось, за ним неизбежно следует половой отбор при условии, что мы сумеем объяснить еще два пункта. Первый: почему существует только два (а не три и более) пола, которые должны спариваться и комбинировать свои гены, чтобы произвести потомство? Второй: почему у этих двух полов разное количество гамет и эти гаметы имеют разные размеры (самцы производят много маленьких сперматозоидов, а самки – более крупные яйцеклетки, но в меньших количествах)? Вопрос о количестве полов представляет собой запутанную теоретическую проблему, на которую нам не стоит отвлекаться, разве что заметить: теория показывает, что два пола эволюционно выгоднее других способов размножения, в которых участвуют три и более полов; два пола – наиболее стабильная и надежная стратегия.

Не менее запутана теория о том, почему у двух полов разное количество гамет разного размера. Предположительно, более ранние виды, размножавшиеся половым путем, обладали гаметами одинакового размера, а в дальнейшем этот признак эволюционировал. Теоретики довольно убедительно показали, что естественный отбор меняет это древнее положение вещей на такое, при котором один пол (мы его называем «мужским») производит множество мелких половых клеток – сперматозоиды или пыльцу, – а второй («женский») производит меньшее количество более крупных клеток, так называемых яиц.