Самець на годину • Сергій Глаголєв • Науково-популярні завдання на "Елементи" • Біологія

Самець на годину

завдання

У деяких живонароджених видів кліщів самка, яка паразитує на яйці комахи, народжує від 5-6 до декількох десятків самок і лише одного самця. Народившись, самець не харчується, ні з ким не злучається і через кілька годин гине. Навіщо потрібен цей самець і чому він завжди один?


Підказка

Після народження самці і самки не линяють.


Рішення

Герой нашого завдання – кліщ Adactylidium (Див. Про нього, наприклад, главу "Death Before Birth, or a Mite's Nunc Dimittis"З книги Стівена Джея Гулда (Stephen Jay Gould)" The Panda's Thumb ", стор. 69-75).

Зараз описано понад десяток видів цього роду. Ці кліщі – паразити трипсів або паразітоіди їх яєць. Самі трипси невеликі, яйця їх і того дрібніше; а наші кліщі – одні із самих дрібних членистоногих; довжина тіла самок більшості видів всього 130-160 мікрометрів. Мало хто спостерігав їх живими, і опис їх примітного життєвого циклу є всього в декількох роботах.

Запліднена самка кліща присмоктується до яйцю трипса. Після цього вона стає фізогастріческой. Це означає, що у неї сильно роздувається черевце (точніше, опистосома – так називається задній відділ тіла кліща, см. Фото в післямові). Через два дні в яєчниках самки дозрівають яйця, а ще через пару днів народжуються дорослі самки і самці (це можна зрозуміти з підказки – раз вони не линяють після народження, значить народжуються статевозрілими)."Народження" це досить незвичайне – самки просто прогризають дірки в покривах черевця матері. До цього моменту мати вже мертва, її черевце заповнене ліночних шкуркам і екскрементами нащадків. Що вийшли з яєць личинки активно харчуються тканинами матері, а потім линяють і перетворюються на дорослих особин (в багатьох популярних статтях описується ще стадія німфи, але, мабуть, насправді вона відсутня). Потомство розвивається всередині матері і отримує від неї поживні речовини, так що можна назвати це справжнім живородінням.

Самки вивчених видів цього роду народжують зазвичай 5-9 самок і єдиного самця (десятки самок народжують деякі інші кліщі з схожим циклом). Новонароджені самки шукають нових господарів, але самець не дбає ні про що: він не шукає їжу, не намагається спаровуватися з самками і незабаром після народження помирає. Справа в тому, що він вже виконав свою функцію – всередині тіла матері він встиг запліднити всіх своїх рідних сестер.

Чому самець один? Можна, звичайно, відповісти питанням на питання – а чому б і ні? Нам інтуїтивно здається це дивним, так як ми звикли, що самців і самок народжується порівну.Чому їх народжується приблизно порівну у людини, нам теж зрозуміло – тому що у людини хромосомні визначення статі. Але у наших кліщів (і, мабуть, практично у всіх видів членистоногих з схожим життєвим циклом) визначення статі гапло-диплоидное. Самки розвиваються з диплоїдних запліднених яєць, а самці – з гаплоїдних незапліднених. У таких випадках самка сама вирішує, скільки самців їй виробляти.

Якщо у самця немає шансів злучитися з нащадками інших самок, то число самців вигідно зменшити: чим більше самка родить дочок, тим більше у неї буде онуків і тим ширше поширюватися її гени в популяції. Але є і недолік: якщо поруч немає інших самців і спаровуються лише брати і сестри, то при загибелі єдиного сина все дочки залишаться незаплідненими. Вирішення цієї проблеми – спаровування всередині тіла матері, де ймовірність загибелі самця набагато нижче, ніж у зовнішньому середовищі.


Післямова

Найбільша загальна мораль: "Життя ніщо, розмноження – все!". Вона практично очевидна. Егоїстичні гени змушують самку кліща віддати себе на поталу потомству.

Але є й інша, більш цікава сторона цієї історії. Повернемося до питання про те, чому самець тільки один.ОкР° Ð · Ñ <вР° ÐμÑ,Ñ Ñ, Ñ Ð¾Ð¾Ñ,ноÑÐμниÐμ поР»Ð¾Ð² 1: 1 – оР± Ñ ‰ ÐμÐμ Ð¿Ñ € Ð ° вил о, Ñ … Ð ° Ñ € Ð ° кÑ,ÐμÑ € ноÐμ нÐμ Ñ,оР»ÑŒÐºÐ¾ Ð'л Ñ Ð²Ð¸Ð'ов Ñ Ñ … Ñ € Ð¾Ð¼Ð¾Ñ Ð¾Ð¼Ð½Ñ <м Ð¾Ð¿Ñ € ÐμÐ'ÐμÐ »ÐμниÐμм пол Ð ° . Ð'оР· никР° ÐμÑ, Ð²Ð¾Ð¿Ñ € оÑ: Ð¿Ð¾Ñ ‡ Ðμму? Ð'ÐμÐ'ÑŒ, кР° Ð · Ð ° Ð »Ð¾Ñ ÑŒ Ð ± Ñ <, Ñ ‡ Ðμм Ð ± ол ÑŒÑÐμ в попуР»Ñ Ñ † ии Ñ Ð ° мок, Ñ, Ðμм Ð ± оР»ÑŒÑÐμ Ð ± уÐ'ÐμÑ, Ñ ÐºÐ¾Ñ € Ð¾Ñ Ñ,ÑŒ ÐμÐμ Ñ € Ð¾Ñ Ñ,Ð °. РнÐμÐ¼Ð½Ð¾Ð³Ð¾Ñ ‡ Ð¸Ñ Ð »ÐμÐ½Ð½Ñ <Ðμ Ñ Ð ° Ð¼Ñ † Ñ <впол нÐμ Ñ Ð¿Ð¾Ñ Ð¾Ð ± Ð½Ñ <опР»Ð¾Ð'оÑ,Ð²Ð¾Ñ € иÑ,ÑŒ Ð²Ñ ÐμÑ … Ñ Ð ° мок.

Ð ÐμÑÐμниÐμ Ñ Ñ,ой Ð¿Ñ € оР± Ð »ÐμÐ¼Ñ <Ñ Ñ" Ð¾Ñ € муР»Ð¸Ñ € овР° л РонР° Ð »ÑŒÐ' ФиÑÐμÑ €. ÐÑ,о Ñ € ÐμÑÐμниÐμ иР· вÐμÑ Ñ,но кР° к "Ð¿Ñ € Ð¸Ð½Ñ † ип ФиÑÐμÑ € Ð °". По Ñ Ð²Ð¸Ð'ÐμÑ,ÐμÐ »ÑŒÑ Ñ,ву Ð¼Ð½Ð¾Ð³Ð¸Ñ … коммÐμнÑ,Ð ° Ñ,Ð¾Ñ € ов, ФиÑÐμÑ € иР· л ожиР»Ðμго Ð'овоР»ÑŒÐ½Ð¾ пуÑ,Ð ° но и нÐμÐ¿Ð¾Ð½Ñ Ñ,но Ð'л Ñ Ð½ÐμпоÐ'гоÑ,овР»ÐμÐ½Ð½Ñ <Ñ … Ñ ‡ иÑ,Ð ° Ñ,Ðμл Ðμй. Ð "Ð¾Ñ € Ð ° Ð · Ð'о Ð ± ол ÐμÐμ Ñ ‡ ÐμÑ,коÐμ и Ð¿Ð¾Ð½Ñ Ñ,ноÐμ иР· Ð »Ð¾Ð¶ÐμниÐμ Ñ Ñ,ого Ð¿Ñ € и Ð½Ñ † ипР° Ð'Ð ° но в нР° Ñ ‡ Ð ° Ð »Ðμ Ñ Ñ,Ð ° Ñ,ьи Ð £ ил ÑŒÑ Ð¼Ð ° Ð "Ð ° мил ÑŒÑ , онР°  "Extraordinary sex ratiosÂ". Ро Ñ Ð²Ð¾Ñ Ð¿Ð¾Ð »ÑŒÐ · ÑƒÑŽÑ ÑŒ Ð'Ñ € угим Ð¸Ñ Ñ,Ð¾Ñ ‡ ником – Ð½Ð¾Ð²Ð¾Ñ Ñ,ью Рл ÐμÐºÑ Ð ° нÐ'Ñ € Ð ° МР° Ñ € ковР° нР° "Ðл ÐμмÐμнÑ,Ð ° Ñ … ": Ð • Ñ Ð» и Ð ± Ñ € Ð ° Ñ,ÑŒÑ ÐºÐ¾Ð½ÐºÑƒÑ € Ð¸Ñ € уюÑ, Ð'Ñ € уг Ñ Ð'Ñ € угом , Ñ € оÐ'иÑ,ÐμÐ »Ñ м Ð²Ñ <гоÐ'нÐμÐμ Ñ € ожР° Ñ,ÑŒ Ð'Ð¾Ñ ‡ ÐμÑ € Ðμй, 05.12.2011. Ð'оÑ, кР° к Ñ,Ð ° м иР· Ð »Ð ° гР° ÐμÑ,Ñ Ñ Ð¿Ñ € Ð¸Ð½Ñ † ип ФиÑÐμÑ € Ð °:

"Ð" Ð¾Ð¿ÑƒÑ Ñ,им, в попуР»Ñ Ñ † ии Ñ € ожÐ'Ð ° ÐμÑ,Ñ Ñ Ð¼ÐμньÑÐμ Ð¾Ñ Ð¾Ð ± Ðμй оÐ'ного пол Ð °, Ñ ‡ Ðμм Ð'Ñ € угого (нР° Ð¿Ñ € имÐμÑ €, мР° Ð »ÑŒÑ ‡ иков мÐμньÑÐμ, Ñ ‡ Ðμм Ð'ÐμÐ²Ð¾Ñ ‡ Ðμк). Ð 'Ñ,Ð ° кой попуР»Ñ Ñ † ии Ñ Ð ° Ð¼Ñ † Ñ <в Ñ Ñ € ÐμÐ'нÐμм Ð ± уÐ'уÑ, Ñ € Ð ° Ð · множР° Ñ,ÑŒÑ Ñ Ñ Ñ "Ñ" ÐμкÑ,ивнÐμÐμ (Ð¾Ñ Ñ,Ð ° вР»Ñ Ñ,ÑŒ Ð ± ол ÑŒÑÐμ поÑ,омков), Ñ ‡ Ðμм Ñ Ð ° мки, – Ð¿Ñ € Ð¾Ñ Ñ,о поÑ,ому, Ñ ‡ Ñ,о у кР° жÐ'ого поÑ,омкР° Ñ € овно оÐ'нР° мР° Ñ,ÑŒ и Ñ € овно оÐ'Рн оÑ,ÐμÑ †. Ð • Ñ Ð »Ð¸ в попул Ñ Ñ † ии 500 Ñ Ð ° Ð¼Ñ † ов и 1000 Ñ Ð ° мок и они Ñ Ð¾Ð²Ð¼ÐμÑ Ñ,Ð½Ñ <ми ÑƒÑ Ð¸Ð »Ð¸Ñ ми Ð¿Ñ € оиР· вÐμл ина світло 2000 дитинчат, то виходить, що середньостатистичний самець залишив чотирьох нащадків, а самка – тільки двох. З точки зору природного відбору в такій популяції бути самцем удвічі вигідніше, ніж самкою. Ну а якщо вже довелося бути самкою, то вдвічі вигідніше народжувати синів, ніж дочок. Батьки, які виростили сина, залишать (в середньому) вдвічі більше онуків, ніж батьки, які виростили дочку. Отже, відбір буде підтримувати будь-які мутації, що підвищують ймовірність народження синів. Ці мутації будуть закріплюватися відбором до тих пір, поки співвідношення статей не стане рівним 1: 1. Тільки при такому співвідношенні ніяка нова мутація, що впливає на ймовірність народження синів або дочок, чи не виявиться корисною і не буде підтримана відбором. Це і означає, що співвідношення 1: 1 є еволюційно стабільним (докладніше див .: Чому співвідношення статей майже завжди 1: 1?) ".

Як і будь-який опис реальності, принцип Фішера працює за певних умов. Передбачається, наприклад, що "ціна" народження самців і самок однакова і що схрещування будь-яких особин в популяції равновероятно. У нашому прикладі явно не виконується друга умова.

Стівен Джей Гулд, описуючи приклад з Adactylidium, Пропонує переробити прислів'я "виключення підтверджує правило" в "виключення дозволяє перевірити правило". Досконала обтічна форма тіла акул і дельфінів неє доказом еволюції; так само співвідношення статей 1: 1 у десятитисячного за рахунком виду не підтверджує принцип Фішера. А ось наявність рудиментів очей у сліпих печерних риб свідчить про реальність еволюції – так і вид з сильно відхиляється співвідношенням підлог може підтвердити принцип Фішера, якщо нам зрозуміло, які з його передумов не виконуються.

Нехай інцест – єдиний спосіб запліднення. Значить, один і той же батько народжує і батьків, і матерів власних онуків. В цьому випадку генетичний внесок батька в кожного з онуків однаковий незалежно від того, який відсоток самців і самок він справив на світло. Розмноження – справа сімейна … Якщо у кожної пари "бабусь і дідусів" ресурси для виробництва потомства обмежені, в цій ситуації їм вигідно виробляти якомога більший відсоток дочок. Одного самця досить для запліднення всіх самок? Відмінно! Нехай і народжується один на весь виводок. Якщо самців буде більше, то частина з них може залишитися бездітними, а число онуків від цього тільки зменшиться.

І природа дійсно демонструє нам такі крайні відхилення від принципу Фішера саме у тих видів, для яких характерне спаровування братів і сестер. Adactylidium – один з таких випадків, причому не самий крайній. У родинних йому кліщів Acarophenax tribolii один самець вилуплюється в кладці з приблизно 15 яєць всередині тіла матері, запліднює всіх своїх сестер і вмирає до народження на світ.

Чудово, що можна підшукати і багато різних проміжних варіантів між "нормальним" співвідношенням 1: 1 і нашими крайніми випадками. Наприклад, у кліщів роду Pyemotes (Рис. 1) самки яйцеживородні. Одна самка за своє життя народжує зазвичай 2-4 самця і від 100 до 200 самок. Іноді самка гине до народження останніх нащадків; тоді вони виходять НЕ через статевий отвір, а прогризають стінку тіла загиблої матері. Самці народжуються першими; після цього вони тримаються біля самки, харчуються її гемолімфою і стережуть народжуються сестер. Відразу після народження молодих самок самці намагаються злучитися з кожної з них, і зазвичай це їм вдається. Самець живе до 25 днів і може запліднити до сотні самок.

Мал. 1. Фізогастріческая самка кліща Pyemotes. Ці кліщі паразитують на термітів і жуках, причому паралізують своїх господарів отрутою (див. M. D. Tomalski & L.K. Miller, 1991. Insect paralysis by baculovirus-mediated expression of a mite neurotoxin gene. Кусаючи людей, вони можуть викликати неприємний «кліщовий дерматит». Фото з сайту scilogs.com

Павутинні кліщі, описані в цитованій вище замітці А. Маркова, мають такий же гапло-диплоїдний механізм визначення статі, що і Adactylidium. Співвідношення статей у них тому схильне модификационной і генетичної мінливості. У лінії цих кліщів, де в умовах експерименту змушували спаровуватися тільки рідних братів і сестер, усього за 50 поколінь зафіксувалося співвідношення статей 1: 4 (на користь самок). Чому ж справа не пішла далі? Це легко пояснити, якщо припустити, що кожен самець устигає запліднити не більше чотирьох самок. Так що еволюційно стабільне співвідношення статей залежить ще і від моторності самців.

Звичайно, залишається питання, чому тварини одних видів уникають близькоспоріднених схрещувань. а у інших видів вони перетворилися в норму. Але це вже інша історія …


Like this post? Please share to your friends:
Залишити відповідь

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: