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

[arymanuz.livejournal.com]

Что-то я всё никак не успеваю прочитать эту гипотезу.
В принципе по возрастам тоже возможно, но тогда получится, что все молодые будут уходить, и стадо состарится и выродится. У львов, например стадо живёт долго (теоретически бесконечно долго), поскольку самки остаются, а уходят только самцы. При этом в стаде присутствуют животные всех возрастов независимо от возраста самого стада, что тоже немаловажно. Сложно представить подобную конструкцию у гермафродитов. Разве что случайно уходят или остаются, но как реализовать эту случайность?
У пчёл (и муравьёв) что-то подобное наблюдается: возраст улия (и муравейника) намного превосходит время жизни самих пчёл (и муравьёв, соответственно). Эти, правда, практически трёхполые.

PS: У растений и животных раздельнополость, очевидно, аналогична. У них ведь общие предки одноклеточные. Да и кишечнополостные размножаются, вроде, почкованием (нитевидные водоросли, кажется, тоже бесполы, если я ничего не путаю).

[chyyr.livejournal.com]

А может, для гермафродитов стадо недостижимо? Вместо нее - косяк, или группа по интересам, вроде политической партии.

Можно придумать какие-нибудь иные предохранители против инцеста, кроме расселения. Например, все стадо одновременно выполняет функцию самки/самца (соответсвенно, нужно второе стадо - слишком громоздко)
Или общий запах близких родственников (Такой предохранитель вроде бы нашли у людей: чем меньше общих генов(из некоторого набора), тем приятней для мужчины запах женщины. Правда, это ненадежно)

Кстати, вспомнил! Интересное стадо у каких-то рыб-гермафродитов: гарем из множетсва самок и одного самца. После гибели самца одна из самок занимает его место. (Легко представляется львиный прайд, организованный по тому же принципу)


...Правда, все эти рассуждения никак не объясняют, почему распространилась раздельнополость. Форма семьи определяется способом размножения, а не наоборот.


PS
У нитчатых водорослей - половое размножение есть. Поэтому бесполыми их называть трудно. Другое дело, все они однополы и изогамны. http://www.floranimal.ru/orders/5882.html

Раздельнополость - согласен, аналогична. А вот гетерогаметы... Не уверен, возможно гомологичны.

[arymanuz.livejournal.com]

Интересно, кстати, про этих рыб. А у них есть какой-то механизм протиб скрещивания родственников? Или хотя бы просто, чтобы стада регулярно перемешивались друг с другом?

Форма семьи определяется способом размножения, а не наоборот. Это, конечно, верно. Но что же делать, если способ размножения не даёт никакой возможности объединяться в устойчивые группы, а внешние условия требуют. Например, слишком много хищников или сложно добывать еду по-одиночке. Несколько животных не смогут вырастить потомство в таких условиях. Если предположить, что всё потомство уходит из группы, то им надо где-то собираться в новые группы, а это не тривиально (вероятность того, что одновременно встретятся много животных мала, а если встретятся двое–трое, и оставят потомство, то они не смогут их прокормить). По-моему, стадо в подобных условиях намного выгоднее. А значит, и раздельнополость, поскольку она позваляет образовать стадо, а без неё это затруднительно.

[chyyr.livejournal.com]

Резон во всем этом есть - но это объясняет перевес раздельнополых видов среди млекопитающих, птиц, рептилий... С рыбами менее понятно - у них стад нет, а косяк из гермафродитов ничем не отличается от косяка раздельнополых.

[chyyr.livejournal.com]

Вот гермафродиты, которые плавают плотными группами: морские стрелки (http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A9%D0%B5%D1%82%D0%B8%D0%BD%D0%BA%D0%BE%D1%87%D0%B5%D0%BB%D1%8E%D1%81%D1%82%D0%BD%D1%8B%D0%B5)

[arymanuz.livejournal.com]

Видимо, дело тут в размере группы. Если она слишком большая, то никакого особого механизма против близких браков и не нужно, может быть. Близкие браки и так маловероятны в этом случае.

[chyyr.livejournal.com]

У кишечнополостных неплохо развито половое размножение (вообще, не знаю ни одного отряда животных, не способных к половому размножению) Причем разнополых видов - не так уж и мало.

Вообще, любой вид, размножающийся исключительно вегетативно, либо обречен на вымирание, либо очень примитивен (настолько, чтобы случайные мутации значительно влияли на генотип)

[arymanuz.livejournal.com]

Это я про пресноводных гидр вспомнил, что они почкованием размножаются. А про то, что они к зиме ещё яйца откладывают, не вспомнил. Правда всё равно они не раздельнополы, хотя и гетерогаметны. Значит, получается, действительно все животные способны к половому размножению.
Скорее связано не столько с самой примитивностью, сколько с быстрой сменой поколений у примитивных организмов. Новые гены и так появляются в результате случайных мутаций. Скрещивание позволяет запихнуть в один организм хорошие гены, появившиеся в разных организмах (отбор теперь на уровне отдельных генов, а не целых геномов). Бактерии, видимо, берут скоростью размножения.

Бактерии

[chyyr.livejournal.com]

Пожалуй, да. Скорость размножения здесь играет бОльшую роль.
Но и примитивность, думаю, какую-то роль играет. Чем короче ДНК, тем большее влияние оказывает мутация на фенотип (я так думаю :) )

Влияние генотипа на фенотип

[arymanuz.livejournal.com]

По-моему, скорость мутации и степень её влияния на фенотип могут меняться сами по себе. Скорость несложно в принципе как свести почти к нулю (как при делении неполовых клеток животных), так и сделать чудовищно большой. Просто ни то, ни другое не выгодно. В первом случае почти остановится эволюция, а во втором будет погибать почти всё потомство. Так же легко представить организм с многомиллиардным геномом, у которого любой изменившийся нуклиотид кардинально повлияет на развитие организма, достаточно напихать туда побольше связей, типа один белок тормозит синтез другого, который ускоряет синтез третьего, и т.д. Просто это животным не нужно, поскольку половое размножение обеспечивает глобальные перетасовки генома, а не просто его локальные изменения.
Вообще тот факт, что небольшие изменения в генотипе приводят к небольшим изменениям в фенотипе, я скорее считаю результатом длительно отбора, чем само собой разумеющимся (иначе непонятно, как объяснить то, что каждый белок исполняет только несколько функций вместо того, чтобы использоваться везде, где он мог бы в принципе пригодиться).

Мутации неполовых клеток

[chyyr.livejournal.com]

Не совсем уверен, что скорость мутации мы в силах контролировать. Мне казалось, это случайный процесс и зависит от количества делений. Да и неполовые клетки животных вроде бы подвержены мутациям не в меньшей степени, чем половые (раковые опухоли, насколько я знаю, мутация клеток). А то и в большей.
Иначе зачем примитивным животным образовывать специальные половые клетки (а они закладываются заранее), если можно использовать любую клетку тела? В том-то и дело, что часто делившаяся (да еще и испытавшая воздействия внешнего мира) рабочая клетка скорее окажется дефектной, чем "спавшая" гамета.
ИТОГО: больше мутаций - можно! Меньше - ни-ни! :^)


Вот менять степень влияния на фенотип - это может быть в наших силах. (Точно так, как мы можем придумать код, исправлящий n ошибок)
Только (в данном контексте) мутации нам нужны не просто так, а чтобы приспособиться к новым условиям. И здесь простота выгоднее - не надо переналаживать связи между органеллами, между клетками и т.д. У бактерии появился ген синтеза нового белка - и она сразу готова его синтезировать (если в окружающей среде есть нужные аминокислоты)
Человеку надо разработать сначала систему доставки этих аминокислот до клетки (если этой системы у него нет), понять, как бороться с продуктами жизнедеятельности.


PS Вообще тот факт, что небольшие изменения в генотипе приводят к небольшим изменениям в фенотипе, я скорее считаю результатом длительно отбора, чем само собой разумеющимся
Он сам собой разумеется как результат отбора :)) Мы же говорим о реальных существах. Те, у кого дело обстояло иначе, давно вымерли.