Купить электроэрозионные станки. Выгодная цена! Скидки до 15%!

А ведь действительно: зачем нужно разделение на два пола? А если пол нужен, то сколько? Два или 71? Вопросы, которые на первый взгляд имеют очевидный ответ, не так уж и просты, если призадуматься. Со времён Дарвина ученые не могли толком ответить, какие преимущества даёт двуполый способ размножения. Были выдвинуты десятки гипотез. Некоторые из них, мягко говоря, кажутся странными: например, гипотеза “Красной Королевы”.

(Ряд ученых были убеждены, что пол, по сути, предназначен лишь для того, чтобы животные могли защищаться от… паразитов. Эта версия успешно гуляет по сети до сих пор, хотя в 2004 г. дотошные учёные проверили гипотезу «Красной Королевы» на математической модели: чтобы паразиты стали причиной разделения полов, их должно было быть немыслимо огромное количество — во много раз больше, чем есть на самом деле.)

В общем, ответить на вопрос, почему у самых развитых животных и растений, подавляюще преобладает двуполое размножение, оказалось непросто. И вот почему (предупреждаю, будет как всегда: сложно, но интересно)

Сотни клонов

Началось всё с бесполого варианта размножения около 3,8 млрд лет назад. Клетка просто  распадалась пополам, клонируя саму себя. Простые микроорганизмы и по сей день пользуются этим нехитрым способом приумножиться и расселиться. А что, очень удобно: партнёр не нужен, «наклепать» своих клонов можно в любое время, в каждом укромном углу. Увеличение числа особей идет в геометрической прогрессии, а геометрическая прогрессия — это мощь:

«Бактерия делится примерно каждые 20 минут, давая две дочерние клетки. С такой скоростью из одной клетки за 10 часов может образоваться 1 ООО ООО ООО потомков. А через сутки при благоприятных условиях их масса составит примерно 400 т.» (Экологический справочник)

Но у такого фантастически плодовитого вида размножения есть один гигантский недостаток: отсутствие генетического разнообразия. Все потомки получаются одинаковыми, как две капли воды, а одинаковость в постоянно меняющемся мире – это плохо. Знаете поговорку: «Где толстый только сохнет, там худой сдохнет»? Вот она отлично подходит для понимания роли генетического разнообразия в выживаемости вида – чем выше вариации по какому-то признаку, тем больше шансов, что кто-то да выживет и продолжит род. Плюс изменения в геноме – это двигатель прогресса; может появиться какой-то новый очень полезный признак, который позволит виду продвинуться вверх по эволюционной лестнице. Разнообразие — наше всё.

При бесполом же размножении источником изменений в геноме служат только случайные генетические мутации (напомню: мутации бывают не только вредные, но полезные – помогающие приспосабливаться к изменениям среды). С точки зрения полезной мутации бесполое размножение – хорошо, нововведение из генома уже никуда не денется и будет переходить по наследству. Но с вредными мутациями — засада. Они тоже никуда не деваются из генома и являются причиной, по которой бесполая популяция непрерывно ухудшается, так как происходит накопление дефектов. Получается, при бесполом размножении количество потомства в огромном плюсе, а вот разнообразие сильно хромает.

А что, если стать собственным ребёнком?

Недостаток бесполого размножения привёл к гениальному решению перемешивать гены двух особей. Это повышает генетическое разнообразие, а значит и шансы на выживание в самых непредсказуемых условиях, и толкает вперёд развитие. Появился половой процесс (не путать с половым размножением, тут количество особей не увеличивается, только происходит обмен генетической информацией).

Один из вариантов полового процесса — конъюгацию — можно наблюдать у инфузорий. Эти милейшие одноклеточные в стабильной среде делятся по старинке — клонируют себя любимого. Но когда среда начинает меняться, они на всякий случай «готовятся» к неожиданностям. Две инфузории подплывают друг к другу и соединяются в районе предротовой полости. Их оболочки в месте соприкосновения растворяются, цитоплазмы сливаются, и во время такого «поцелуя» происходит дружественный обмен генами. Количество особей, прошу заметить, при этом не меняется, — инфузории после обмена благополучно «отлипают» друг от друга и расплываются по своим делам. Но генетически они уже совсем не такие, как были до процесса.

Как пишет А. Потехин, кандидат биологических наук: «Если провести аналогию с человеком (у которого половой процесс также не всегда ведет к размножению), можно представить конъюгацию, как если бы после акта любви оба партнера становились близнецами и при этом одновременно превращались в своих собственных детей — по сути, перерождались.»

Половой процесс оказался очень полезным нововведением: он повышал генетическое разнообразие, а значит – адаптационные возможности вида. Потому эволюция пошла по этому пути дальше.

Половое размножение возникло раньше, чем пол!

Половое размножение возникло с «изобретением» гамет – половых клеток. Эти клетки были особенными: каждая гамета содержала только половину наследственной информации родителя, специально для того, чтобы найти такую же «половинку», и слившись с нею, образовать полноценный новый организм. Это уже получался не клон, а смесь двух организмов, особь с другими вариантами признаков. Блестящее решение проблемы «одинаковости» бесполого деления!

Сначала половые клетки все были одинаковых размеров и имели жгутики – чтобы путешествовать в поисках своей «половинки». Но гаметам жизненно важно не только уметь передвигаться. Им нужен запас питательных веществ – чтобы образовавшаяся от слияния двух гамет клетка могла благополучно развиваться. Таскать с собой «провиант» было неудобно и энергозатратно – потому гаметы «придумали» разделить обязанности. Ну, «придумали», это образно выражаясь, так как придумывалки у них, конечно, не было. Это (как и всё остальное) произошло методом проб и ошибок, по определённым закономерностям за сотни тысяч(миллионы?) лет: то есть путём естественного отбора.

Итак: сначала все половые клетки были одинаковых размеров со жгутиками (изогамия). Потом одни из гамет стали мельче (анизогамия). В конце концов самые крупные утратили жгутики (оогамия). То есть, с течением эволюции одни гаметы оставили себе функции «путешественников» – стали мельче и шустрее, а другие превратились в «домоседов» — лишились подвижности и стали крупнее, приныкав внутри запас питательных веществ. Так произошел первый шаг на пути к образованию полов – разделение половых клеток(гамет) на женские и мужские не только физиологически(внутренне), но и морфологически(внешне).

Но и это ещё не было настоящим разделением полов! Да как так, когда уже кончится эта статья?!? А вот так: одна особь производила не один вид гамет, а ОБА вида сразу. Была, так сказать, не мальчиком или девочкой, а два в одном. Таким образом половое размножение появилось раньше разделения полов и это полезно знать. Вот такой интересный парадокс.

Два в одном.

Про гермафродитизм постараюсь очень кратко, потому как там… всё сложно.

Главное понять, что это уже считается половым размножением, но ещё не половым разделением! Гермафродит производит и мужские и женские половые клетки, являясь по сути и мамой и папой одновременно. Есть варианты гермафродитизма, когда особь может становиться на время «папой», на время «мамой» — периодически, в зависимости от условий. Удобно, правда? А в крайнем случае, когда партнёра, даже страшненького, рядом нет, некоторые гермафродиты могут оплодотворить и сами себя, на время пренебрегая разнообразием потомков в пользу их количества.

Потери и приобретения.

При появлении полового размножения главная проблема бесполого размножения была решена. Особи успешно обменивались генами, повышая разнообразие и приспосабливаемость потомков. Полезные комбинации генов быстро распространялись в популяции, а вредные – успешно из неё элиминировались.

Конечно, по сравнению с бесполым размножением, половое имело недостатки. Организмы стали меньше плодиться (теперь нужно было найти другую особь, пройти несколько стадий размножения, кучу времени потратить — не то что старое доброе развалиться пополам в укромном углу). Но главное – отныне родители передавали всего половину своей наследственной информации, а не всю, как при клонировании – вот такие чудовищные жертвы со стороны генома! И тем не менее, эгоистичный геном был на это «согласен», так как преимущество долгосрочной выгоды такой кооперации оказалось огромным.

Так половое размножение выиграло эволюционный тендер. Несмотря на недостатки, оно оказалось более выгодным для дальнейшего развития, чем бесполое. Эгоизм и количество, которым до этого брали самые примитивные формы жизни, были побеждены кооперацией и разнообразием. Да здравствует дружба!

М и Ж

Ну и на том бы, как говорится, и сказочке конец – что может быть идеальнее гермафродита? Но нет. Гермафродитизм свойственен животным, стоящим на сравнительно низкой ступени эволюции: это плоские и кольчатые черви, улитки, моллюски. У более развитых форм по каким-то причинам произошло РАЗДЕЛЕНИЕ полов. Появились не просто мужские и женские половые клетки, а мужские и женские особи. А это означало, что задача ещё усложнилась. Ведь им нужно было не просто найти соседа для спаривания, а соседа противоположного пола! И тихо сам с собой тоже больше не прокатывало. Это огромный риск с точки зрения генов: потери в количестве потомков и риск не оставить потомства вообще. И тем не менее, раздельнополое размножение преобладает среди высокоразвитых форм жизни!

Вы ещё здесь? Браво, немного современных людей находят в себе силы дочитывать до конца такие длинные тексты!

Непорочное зачатие. Партеногенез.

Я еще немного вас помучаю. Партеногенез – это половое, но однополое размножение. Да, и такое бывает. Когда есть яйцеклетка, но оплодотворение ей не нужно. С партеногенезом вообще запутанная история, скажу только, что он появился, по-видимому, как попытка «избавиться» от самцов (правильно, зачем они нужны, мы ж все одинаковые) То есть, уже после разделения полов эволюция пошла и по такому пути – постаралась сократить один из них. Партеногенезов есть множество форм, но что-то дальше насекомых, рыб и пресмыкающихся дело не пошло. Стоит призадуматься.

Половое многообразие.

А были ли попытки у эволюции создать больше полов, чем два? Конечно! Есть гриб, у которого 23 328 разных полов, щелелистник называется: https://elementy.ru/kartinka_dnya/376/Shchelelistnik_i_tysya…

Тут даже Фейсбук с его 70 гендерами завистливо курит в сторонке. Так что, природа даёт зелёный свет: можно смело выдумывать и третий пол, и ещё пятьдесят… Если вы — грибница.

Что мы имеем

Давайте, наконец, поведём итог. Способов размножения у живых организмов – несколько сотен (да, жизнь очень изобретательна!). Но их все можно разбить на три класса. Бесполое, половое и раздельнополое. Бесполое, самое древнее – клетка делится на два одинаковых клона, передаёт всю свою генетическую информацию. Половое – для размножения нужен партнёр, передаётся половина генов, но оба родителя взаимозаменяемы. Раздельнополое – происходит дифференциация на мужскую и женскую особь, больше никаких я сегодня мама, а завтра папа.

Если в переходе от бесполого к половому размножению выгоды понятны (повышение генетического разнообразия, выживаемости и ускорение эволюции), то зачем произошло дальнейшее разделение – совершенно не очевидно. На первый взгляд никакой пользы вообще нет, одни потери. Так почему же тогда не прижился гермафродитизм, партеногенез и тысячи полов, а все высокоразвитые организмы двуполы и выбрали такой «ущербный» способ размножения?

Кстати, за рубежом учёные, похоже, до сих пор не знают, зачем пол вообще существует и какие в этом эволюционные преимущества. Цитирую:

«Книга Вильямса(Williams, 1975) начинается с фразы: “Преобладание полового размножения у высших растений и животных несовместимо с современной эволюционной теорией”. У Мэйнарда Смита (Maynard Smith,1978) читаем: “Мы не имеем удовлетворительного объяснения тому, как возник и как сохраняется пол.” Еще один авторитет по проблеме пола пишет: “Довольно поразительно, но ученые не могут убедительно сказать, зачем существует пол?” (Crews, 1994). Все это свидетельствует о том, что центральная проблема эволюционной биологии и генетики—проблема пола—за рубежом остается все еще нерешенной.»

А в книге К. Зиммера “Эволюция: Триумф идеи” вообще утверждается, что: “Пол не только не нужен, но и является рецептом для эволюционной катастрофы.»

И всё это странно, потому что у нас еще в 1965 году советским учёным (физиком!) был предложен потрясающий ответ и построена великолепная теория, которая уже входит в учебники ВУЗов РФ.

Но, подозреваю, что вы утомились. А теория, о которой я собираюсь рассказать, в кратком изложении 260 страниц. Так что пока всё, пойду ещё ужимать материал. Подписывайтесь и  узнаете, зачем отличаются М от Ж, почему у женщин лучше нюх, а мужчины чаще болеют. Ну или не подписывайтесь.

Продолжение следует.