Как животните избират своя секс Наука и технологии
Как животните избират пола си?
Австралийски биолози предупредиха, че след 80 години Туатара - древни влечуги, живели по времето на динозаврите - може да изчезнат, тъй като когато температурите се покачат, всички родени индивиди ще бъдат мъже. Такъв необичаен начин за определяне на пола всъщност е много типичен за животинския свят. Освен това разделянето на мъже и жени в природата се извършва по по-екзотични методи.
Преди да говорим за това как се определя пола при животните, е необходимо да дефинираме самия термин "пол". Сексът е комбинация от морфологични, физиологични, биохимични и други характеристики на тялото, които осигуряват сексуално възпроизвеждане, под което разбираме оплождането, тоест сливането на мъжки и женски зародишни клетки (гамети) в зигота, от която се развива нов организъм.
При хората полът зависи само от хромозомите - плътно опаковани ДНК молекули. Хромозомите носят гамети към бъдещата зигота: сперматозоид от страната на бащата и яйцеклетка от страната на майката. Мъжът или жената израстват от зигота и не зависят от всички хромозоми, а само от половите хромозоми. При хората половите хромозоми се наричат X (женски) и Y (мъжки). Комбинацията от две Х хромозоми определя женския пол. Мъжете носят една X и една Y хромозома в клетките си.
Този метод за определяне на пола се нарича хромозомен. Характерно е за много животни, но не всички женски се определят от комбинация от идентични хромозоми, а мъжките са различни. Схема, подобна на човешката, "работи" при някои насекоми, риби и влечуги. Вярно е, че същите насекоми, риби и влечуги (но други) определят женския и мъжкия пол наобратно. Друг вариант: женски / мъжки носят двеидентични хромозоми, а мъжете / жените - една и съща хромозома, но в единствено число. Така се определя пола например при водната буболечка, някои пеперуди и кръглите червеи.
Има няколко други възможни комбинации, но примерите изглежда са достатъчни, за да се илюстрира тезата, че хромозомното определяне на пола може да се реализира по различни начини. Трябва да се отбележи, че за да се осигури формирането на еднакви "морфологични, физиологични и биохимични характеристики на организма" във всеки от вариантите работят различни генетични механизми.
В търсене на най-добрия вариант природата е разработила коренно различни начини за определяне на пола. За да осигури максимална адаптивност на организма към условията на околната среда, тя реши да вземе пряко участие в избора между мъжките и женските. Например, в споменатата по-горе туатара, при температури под 22,1 градуса по Целзий, женските се излюпват от яйца, а при температури от 22,2 градуса и повече вероятността от поява на мъже рязко се увеличава. При червеноухите костенурки, напротив, броят на мъжките намалява с повишаване на температурата.
„Сексуалната зависимост“ при лешоядните костенурки и алигаторите е по-сложна. При минималната температура, която могат да издържат яйцата на тези животни, в тях се развиват предимно женски. С повишаването на температурата нараства и броят на мъжките. Въпреки това кривата на растеж на техния брой има максимум. Тоест, с повишаване на температурата, броят на мъжете в популацията първо се увеличава, а след това отново започва да намалява.
Как температурата влияе върху пола на ембриона? Определяща роля тук играе балансът на половите хормони. По време на формирането на тялото половите хормони са отговорни за развитието на половите признаци. В много организми женските хормони са производни на мъжките хормони. Отзадтрансформацията е отговорна за определени ензими. Именно тяхната активност може да зависи от температурата. Следователно нагряването или охлаждането на яйца, да речем, на влечугите, ще има ефект само в определен период от развитието на ембрионите - на етапа, когато има "избор" между мъжки и женски полови хормони.
Възниква въпросът какво се случва при животните, чийто пол зависи от температурата, с мъжките и женските полови хромозоми. Отговорът е следният: те просто нямат полови хромозоми. Тоест, производството на полови хормони е програмирано в неполови хромозоми, които са еднакви при мъжете и жените, а полът се определя само от физиологични и морфологични, а не от генетични особености.
Оказа се обаче, че това правило има изключения. През 2007 г. австралийски учени установиха, че брадатите дракониPogona vitticeps- гущери, които живеят в сухите гори и скалисти полупустини на Австралия - полът се определя както от хромозомите, така и от температурата. При повишени температури от яйца на агама се излюпват предимно женски, като някои от тях имат мъжки ZZ генотип (женските агами носят ZW полови хромозоми). Изследователите предполагат, че за формирането на мъжкия пол е отговорен определен фактор, кодиран в хромозомата Z. Когато се синтезира много (ZZ генотип), се формират мъжки полови белези, когато е малък (ZW генотип), женски. Може би при повишени температури интензивността на синтеза на този фактор или неговата активност при мъжете намалява и развитието на ембриона се насочва по женския тип.
Между другото, такъв механизъм за определяне на пола - в зависимост от количеството на определен фактор - е характерен за много насекоми, например известната муха DrosophilaDrosophila melanogaster. Нейният пол не се определя от комбинацияполови хромозоми, но съотношението на броя на половите хромозоми X (те също имат полови хромозоми Y) към броя на неполовите хромозоми. Колкото по-голямо е това съотношение, толкова по-изразени са женските характеристики. При 1:3 се образува "супермъжкар" - индивид с хипертрофирани мъжки белези, при 1:2 се формира нормален мъжкар. Съотношението на броя на половите хромозоми X към броя на неполовите хромозоми 2:3 дава "супер женски", съотношение, равно на 1 - нормални женски, и междинни варианти между 1:2 и 1 - "интерсекс" - мухи, в които мъжки и частично развити женски герои.
В някои организми напълно парадоксални, на пръв поглед, събития са свързани с определянето на пола. Например, полът на морския червейBonellia viridisзависи от срещата на ларвата с женската. Ако срещата се осъществи, ларвата ще се развие в мъжки, паразитиращ в матката на тази женска. Ако не, ларвата ще трябва сама да стане женска.
Определянето на пола при кораловите рибиLabroides dimidiatus, по-известни като губани или чистачки, също зависи от връзката между мъжките и женските. Както казва един от зоолозите, които са изучавали тези риби: „Съкровената мечта на женската морска риба е да стане мъжка“. Мъжкият ловец "поддържа" харем от няколко женски. В случай на смъртта си един от тях започва да променя пола си и в крайна сметка се превръща в мъж. Вярно, от женските чистачки се получават не съвсем истински мъже: „преродените“ риби се оказват хермафродити.
При охлювитеCrepidula fornicataвсеки индивид успява да бъде едновременно мъжки и женски през целия си живот. Тези мекотели живеят в колонии: отделни организми "седят" един върху друг, образувайки вид пирамида. Нови индивиди се образуват в колонии отгоре надолу. "Новородените" чинии винаги са мъжки. Постепенно мъжкирепродуктивната система на мекотелите се деградира и те се превръщат в женски. Новосъздадената женска се опложда от мъжкия, образуван над нея.
Някои организми могат да сменят пола "по желание". И така, морските краставициPolycheira rufescensправят това няколко пъти в живота си. По време на размножителния период някои индивиди стават подчертано женски, други стават мъжки, а някои съчетават и двете качества. След оплождането повечето морски краставици остават хермафродити.
Като цяло ясното разграничение между мъжки и женски индивиди в никакъв случай не е характерно за всички живи същества. Много от тях предпочитат изобщо да не се определят по пола си. Хермафродитизмът е особено характерен за организми, които са доста ниско на еволюционната стълба. Животните, които имат само един пол, включват много гъби, кишечнополови (медузи, коралови полипи), много червеи, както и някои раци и риби. Хермафродитите са самодостатъчни живи организми: те образуват мъжки и женски зародишни клетки и не се нуждаят от двойка за размножаване.
Има още много примери за много безплатно отношение на природата към секса. Във всеки случай този или онзи метод за определянето му позволява на организма да се адаптира към заобикалящите го условия на околната среда. Творческият подход, който се прилага в същото време, не може да не предизвика възхищение: в търсене на оптималния механизъм природата е опитала най-неочакваните варианти. В хода на еволюцията преходите от един метод към друг са били извършвани многократно и може би само случайността е определила, че хората са съвсем определено разделени на мъже и жени и сменят пола си само с помощта на хирурзи.