Для чего нужна раздельнополость.

[chyyr]

Вопрос родился по прочтении очередного фантастического романа (что-то Сильверберга; не вдохновило). По книге толпами бегали различные инопланетяне четырех или пяти разных видов; все виды как на подбор были двуполые. Малость погрустив над неизобретательностью автора и поностальгировав об Поле Андерсоне и Урсуле Ле Гуин (не говоря уже о Стругацких и Леме), я вдруг задался вопросом: а почему, собственно, двуполость?

Чем выгодно половое размножение - очевидно. Можно обосновать, почему излишне громоздки трех- и болееполые семьи. Но чем гермафродиты уязвимие, чем раздельнополые виды?
Очевидно, если б было все равно, то вылазили б в окно то количество раздельнополых видов и гермафродитов было бы одинаково. Меж тем на лицо явный разрыв.

Покопавшись в сети, вытащил такую гипотезу:
С.Ю.Афонькин. "Почему мы не гермафродиты, или кое-что о пользе асимметрии"

Суть ее можно описать следующей цитатой:

<...> живым существам все время приходилось решать две противоположные задачи. С одной стороны, сохранять и передавать потомкам уже имеющуюся информацию о собственном устройстве. С другой стороны, постоянно «тестировать» среду, реагировать на ее изменения, подлаживаться под меняющиеся условия, искать способы ей противодействовать и, в конечном счете, вводить соответствующие коррективы в передаваемую по цепочке поколений информацию.
<...>решение этих столь различных стратегических задач было возложено на два противоположных пола, поскольку отдавать одновременно два противоречивых приказа одному подчиненному глупо и неэффективно. Женский пол взял на себя функцию сохранять и передавать, а мужской – исследовать, тестировать и привносить изменения в уже сохраняемое. Говоря образно, женский пол взял на себя консервативную, а мужской – революционную роли.


PS Интересно, у растений ситуация принципиально иная. Гермафродиты доминируют. Впрочем, у растений и бесполое размножение играет большую роль. Похоже, связано с их неподвижным образом жизни.

PPS Урсула ле Гуин в романе "Левая рука тьмы" населила морозную планету Gethen гермафродитами.
Занятно взглянуть на тамошнее общество в свете упомянутой статьи.

Comments

Трёп

[chyyr.livejournal.com]

1.
Насколько я помню, половое размножение (в разных причудливых формах) появилось еще у простейших. Наиболее привычно выглядят два варианта:
- изогамия (слияние двух одинаковых гамет; характерно для нек.простейших и нек.грибов)
- гетерогамия (слияние двух различных гамет; у нек. простейших, нек.грибов, большинства растений, всех животных)

2.
Раз уж речь зашла о животных, будем говорить только о них. (Честно говоря, боюсь переходить на простейшие или грибы. Слишком плохо разбираюсь в их физиологии)

Изогамных разнополых животных почему-то не наблюдается :-( (Интересно, возможны ли они в теории? Конечно, гетерогамия выгоднее энергетически (проще двигать один сперматозоид, чем две изогаметы) - но одно ли это решает дело? Стоит поразмыслить...)

Постулат(эмпирический): гетерогамия - необходимое условие разнополости.
(Но, явно, не достаточное.)

Re: Трёп

[arymanuz.livejournal.com]

А ещё по-моему есть обмен маленькими кольцевыми ДНК у бактерий. Вроде того, что одна бактерия выкидывает кольцо, другая нащупывает и захватывает.
Очевидно, что недостаточное. Растения раздельнополы, но не гетерогамны.

Re: Трёп

[chyyr.livejournal.com]

Здорово. О бактериях я не слышал - надо запомнить.


>Растения раздельнополы, но не гетерогамны.
А какие есть не гетерогамные раздельнополые растения?
У цветковых и голосеменных в пыльце - спермии, в зародыше (не помню, как он называется) - яйцеклетка.
У папоротников, хвощей, плаунов, мхов - спермии плавают в воде, яйцеклетка неподвижна.
Про более примитивных - не знаю :(

Re: Трёп

[arymanuz.livejournal.com]

Я хотел написать, что они не раздельнополы, но гетерогамны. Что-то "не" ускользнула.
А более примитивные вообще, кстати, половым способом размножаются? Или только вегетативно?

Более примитивные

[chyyr.livejournal.com]

Псилофитова родня:
Способны.

Водоросли:
Способны. Правда, у них чаще встречается изогамия.

Про бактерии

[arymanuz.livejournal.com]

Только это, кажется, не к основным ДНК относится, а к дополнительным маленьким кольцам, которые в частности обеспечивают их иммунитет к антибиотикам. Этим кто-то объяснял то, что антибиотики столь быстро перестают быть эффективными.
А гибридизация, похоже, впервые возникла в виде изогамии (уж не знаю точно у простейших раньше, или у грибов). Кстати, интересно, их общие предки могли сливаться?

Re: ДНК

[chyyr.livejournal.com]

Не знаю, можно ли назвать изогамией, когда сливаются два взрослых организма(как, например, у инфузорий - эти, правда, затем расходятся) А что началось с такого - почти не сомневаюсь.

Инфузории

[arymanuz.livejournal.com]

По-моему, они не совсем расходятся. Сливаясь, образуют единую клетку с двойным набором ДНК, затем гибридизируют, а потом эта клетка делится, по такому принципу, как образуются половые клетки у многоклеточных животных, с получением двух клеток с обычным одинарным набором.
Кстати, интересно, когда вообще началась подобная гибридизация. Это же, видимо, самое основное преимущество спаривания — перемешивание генов. Её механизм, насколько я знаю, практически одинаков и у растений, и у животных. Так что есть некоторые основания полагать, что она гомологична.

Re: Инфузории

[chyyr.livejournal.com]

Я имел в виду, что они остаются при своих клеточных оболочках. В отличие от зиготы, которая некоторое время существует как отдельная клетка, а затем делится - образуя принципиально новые клетки.

>Так что есть некоторые основания полагать, что она гомологична.
Мне тоже думается, что она - общая для всех эукариотов. Слишком схожи процессы.

Ошибся???

[chyyr.livejournal.com]

А сейчас где-то посмотрел - пишут, что инфузории целиком сливаются...
Надо бы Акимушкиным память освежить...

ДНК

[arymanuz.livejournal.com]

Раз уж решили говорить о животных (:и раз уж пошла традиция множить комментарии в геометрической прогрессии:).
Странно как-то получается. Вот у млекопитающих половая принадлежность генетическая. А вот у некоторых рептилий, например, она зависит от температуры, при которой держали яйца. Получается, что и у высших животных происходили кардинальных изменения в механизме размножения. С таким же успехом они могли и утратить раздельнополость, но почему-то ни сделали этого. Значит, должны быть, какие-то глубокие причины.

PS: надо всё-таки прочитать ссылку.

[chyyr.livejournal.com]

Не уверен, что с тем же успехом
Думаю, дополнительные проблемы возникли бы - связанные с необходимостью резко менять "половую культуру". Пришлось бы полностью пересматривать брачные повадки, стереотип особи противоположного пола и т.д. - ведь мы говорим о животных с весьма сложным поведением. В противном случае гермафродит не мог бы "вступить в брак". (Для этого он должен выглядеть и вести себя как обычный самец/самка)

И кстати: раз у крокодилов пол определяется негенетически, не значит ли это, что они потенциальные гермафродиты - но актуально реализуется только одна из двух возможностей? Гены-то у них должны быть и мужские, и женские в полном составе.

PS Кроме мозгов, пока не могу придумать ничего, что отличало бы высших позвоночных от червяков :)

[arymanuz.livejournal.com]

Ну я всё-таки имел ввиду сроки порядка тех, за которые рептилии превратились в млекопитающих. За это время и обычаи могут измениться (они на самом деле меняются гораздо быстрее, чем основы на уровне ДНК). Правда сложновато придумать какую-то промежуточную стадию, но, наверное, могло быть что-то вроде того, что половые органы уже имеются и те, и другие, но исполняют преимущественно какую-то одну функцию.

Кстати, у самца млекопитающего тоже гены в полном составе. Я даже слышал, что благодаря хромосоме самца появляются мужские половые органы, а уже они подавляют развитие женских половых органов. Вторичные половые признаки уже тем более формируются скорее гармонально, чем генетически. Казалось бы небольшое нарушение в этом хрупком процессе, и получился вместо самца гермафродит. Почему-то всё-таки нет таких видов.

[chyyr.livejournal.com]

Казалось бы небольшое нарушение в этом хрупком процессе, и получился вместо самца гермафродит.
Нарушения происходят довольно часто (где-то наткнулся на цифру аж 1:20000 у людей). Другое дело, как часто в результате получаются настоящие гермафродиты (а не существа с первичными признаками самки и генотипом самца), сколько из них способны к размножению и передается ли этот признак по наследству (причем важно - в рециссиве или в доминанте)

Даже если эти условия окажутся выполнены (хотя, вроде бы, плодовитые млекопитающие-гермафродиты не появлялись), возникнет следующая проблема: если эта мутация есть предрасположеннность к нарушениям в развитии половой системы (а не новый закон развития), то среди потомства плодовитые гермафродиты опять составят подавляемое меньшинство. Что вскоре приведет к вырождению популяции.

PS Где-то с встретил, что нечто похожее произошло с популяцией змей-жарарак на каком-то острове Карибского Бассейна. Появилось неожиданно много гермафродитов; они были бесплодны; в результате вид сильно пострадал.
Ссылку на первоисточник не нашел.

[arymanuz.livejournal.com]

Может, например, так получиться: если каким-то образом начали получаться плодовитые гермафродиты, которые могут скрещиваться, как друг с другом, так и с обычными экземплярами, то у них будет некоторое преимущество в размножении (благодаря использованию всех животных для размножения, кроме, возможно, одного). Стало быть в короткой перспективе это выгоднее, и предрасположенность будет всё усиливаться, пока не превратится в закон.

Но это так, абстрактно. Применительно к млекопитающим неизбежно половина экземпляров будет с двумя одинаковыми половыми хромосомами. Так что непонятно, как вообще может быть на уровне ДНК устроен их процесс однополого размножения.

[chyyr.livejournal.com]

Применительно к млекопитающим неизбежно половина экземпляров будет с двумя одинаковыми половыми хромосомами

Мне тоже это как раз сейчас в голову пришло. Будет как в экспериментах с шелкопрядом. Четверть зародышей (YY) погибнет на ранней стадии, из оставшихся треть будут обычные самки.

у них будет некоторое преимущество в размножении, благодаря использованию всех животных для размножения, кроме, возможно, одного
Опять же, для этого должны измениться половые инстинкты. Если гермафродит считает себя самцом/самкой - выгодны никакой.
Если играет обе роли одновременно - вряд ли вызовет интерес потенциальных партнеров (разве что таких же гермафродитов)
Пожалуй, выгода имеется только в том случае, если роли последовательно чередуются.