Люси Кук – Су́чки. Секс, эволюция и феминизм в жизни самок животных (страница 8)
Грейвс посвятила свою карьеру исследованию эволюционной генетики пола у множества удивительных животных и до сих, пор когда ей уже за восемьдесят, с энтузиазмом относится к этой теме. Сейчас она «сдвинулась по эволюционной шкале назад» и изучает древних существ вроде ланцетников,
Пол мастерски изобретает себя заново. Так и должно быть. В конце концов, это необходимо для того, чтобы виды, размножающиеся половым путем, сохранялись. Анархия общих генов, возможно, сотни миллионов лет назад, в начале половой жизни, была более логичной и линейной. Но эоны эволюционного времени оставили свой след, создав необычайное множество кажущихся бессмысленными, но в то же время каким-то образом функционирующих, состряпанных систем в этом постоянно развивающемся хаосе, определяющем пол.
«Ничто в биологии не имеет смысла, кроме как в свете эволюции», – мудро сказала Грейвс, процитировав печально известные слова Феодосия Добжанского, отца физиологической экологии. «Нужно просто смириться с мыслью, что так и должно было быть. Все для чего-то нужно. Все мы постоянно сталкиваемся с силами эволюции».
Путаница половых хромосом, наблюдаемая у млекопитающих, – лишь верхушка айсберга, когда речь заходит о поразительном разнообразии систем, существующих в природе. Начнем с того, что не все определения пола следуют генетической системе XY. Птицы, ряд рептилий и бабочки имеют почти одни и те же гены, определяющие пол, но на других половых хромосомах – большой Z и небольшой W. В этой системе нормой является обратная картина: самки – носители хромосом ZW, а самцы – ZZ. В этой альтернативной системе ген – главный переключатель пола может быть очень консервативным, как SRY у большинства млекопитающих, или варьироваться между близкородственными группами.
У некоторых рептилий, рыб и амфибий половая дифференциация может быть вызвана вовсе не основным геном, определяющим пол, а стимулироваться внешним фактором. Например, черепахи выплывают из моря на тропические пляжи, чтобы закопать свои яйца в песок. Яйца, инкубируемые при температуре выше 87,8 градусов по Фаренгейту, активируют гены для создания яичников, в то время как те, что инкубируются при температуре ниже 81,86, будут производить семенники. Температуры между двумя крайними значениями приводят к появлению смеси детенышей черепах мужского и женского пола.
Тепло – один из нескольких известных внешних стимулов, определяющих пол.
Воздействие солнечного света, паразитарные инфекции, уровень рН, соленость, качество воды, питание, давление кислорода, плотность населения и социальные условия (сколько представителей противоположного пола находятся по соседству) – все это способно влиять на пол животного.
У некоторых видов животных определение пола контролируется одним или многими из вышеперечисленных факторов. Это означает, что с полом и правда может быть путаница, если вы, например, лягушка.
У Николаса Родригеса, возможно, лучшая работа в мире. Весну он проводит в Швейцарских Альпах, бродя вдоль высокогорных прудов, окруженных заснеженными вершинами и зелеными пастбищами, поросшими дикими цветами, иногда встречаясь со стадом коз, – идиллия, прямо как в фильме «Хайди». Работа этого эволюционного биолога состоит в том, чтобы отлавливать лягушек: крошечных детенышей обыкновенных лягушек,
Если ему когда-нибудь понадобится помощница, – я в его полном распоряжении. Я провела одни из самых счастливых дней своего детства, ловя обычных лягушек в полях неподалеку от дома моих родителей. Как и Родригес, я была очарована милыми маленькими метаморфами, выпрыгивающими из пруда. Они виделись мне первопроходцами – исследователями эволюции, которые совершили большой скачок из воды на сушу около 400 миллионов лет назад. Перестройка тканей и органов внутри тел этих лягушат означает, что они переключаются на получение кислорода через зарождающиеся легкие, вместо того, чтобы отфильтровывать его из воды при помощи жабр. Многие выныривали с сувениром своей водной юности в виде непоглощенного кончика хвоста, что наводило меня на мысль о том, что они могут выходить из пруда со своими жизненно важными икринками, в которых развиваются и которые способны пропускать кислород.
Оказывается, эти юные амфибии были подвержены еще бóльшим метаморфозам, чем я могла себе представить. Примерно половина пойманных мной лягушек были в периоде серьезных изменений – их яичники должны были в скором времени превратиться в семенники, поскольку они переходили от жизни водной самки головастика к жизни наземного самца лягушки.
Половая дифференциация – не самый надежный процесс, если вы обычная лягушка. На самом деле, по словам Родригеса, здесь много белых пятен. Родригес является частью команды, которая обнаружила, что главный переключатель для развития у лягушек семенников, а не яичников, иногда генетический, иногда экологический, а иногда и то и другое разом. Все зависит от того, откуда родом лягушки.
Обыкновенная лягушка широко распространена по всей Европе, от Испании до Норвегии. Все эти привычные маленькие коричневые амфибии принадлежат к одному и тому же виду, но, по словам Родригеса, делятся на три «половые расы» в зависимости от способа определения пола.
Обыкновенные лягушки из самых северных частей своего ареала имеют знакомое генетическое определение пола XY и развиваются предсказуемо – у особей XY появляются семенники, а у XX – яичники.
Лягушки, которых я ловила в детстве, обитали в южной части ареала, и их пол более подвижен. Все головастики рождаются и развиваются как самки. Но при выходе из пруда около половины этих генетических самок меняют свое половое развитие. Их яичники превращаются в семенники, и они становятся самцами с ХХ-хромосомами.
Смена пола может показаться сложным процессом, но лягушки проворачивают это, не моргнув глазом (интересно, что у них по три века на каждый глаз). Лежащий в основе механизм до конца не изучен, но считается, что он связан с температурой. В лаборатории лягушек заставили из самок стать самцами при помощи воздействия химических веществ, имитирующих эстроген. Они содержатся в гербицидах вроде атразина, широко применяющегося для дерновых покрытий в США; свободное использование этого гербицида заставляет самцов лягушек менять пол и становиться самками.
Лягушки в своем среднем диапазоне являются промежуточным видом во всех отношениях. У некоторых самцов пол определяется температурой и начинается с яичников, а у других запускается генами, определяющими пол. В результате некоторые лягушки являются обычными самцами XY и самками XX, но Родригес также задокументировал самок XY и самцов XX. Внешне эти лягушки могут выглядеть как самцы или самки, но их гонады говорят о другом. У некоторых лягушек есть смесь ткани яичников и семенников, что делает точное определение их пола невозможным.
«На уровне гонад и на генетическом уровне существует континуум между самцом и самкой, но, если вы полезете в любой пруд и поймаете лягушку, она все равно будет выглядеть как самец или самка», – пояснил мне Родригес.
Было бы легко отмахнуться от этой мешанины полов как от сбоев несовершенной, менее развитой системы определения пола. Многие ученые так и сделали. Но это примитивная, ориентированная на млекопитающих точка зрения. В настоящее время эта необычайная пластичность наблюдается у целого ряда рептилий, рыб и амфибий. Она сохраняется в течение сотен миллионов лет у различных видов, что говорит о какой-то эволюционной выгоде.
Недавнее исследование бородатой агамы (
У большинства бородатых агам есть генетическое определение пола – самки развиваются из половых хромосом ZW, а самцы – из ZZ. Но эта генетическая система определения пола может быть нарушена повышением температуры. Если во время развития кладка яиц, состоящая из самцов ZZ, нагревается под слишком сильным австралийским солнцем, высокая температура переопределяет их хромосомный пол и самцы с половыми хромосомами ZZ меняют пол на женский.
Эти самки ZZ с измененным полом обладают уникальным сочетанием физических и личностных черт как самцов, так и самок. Они откладывают в два раза больше яиц, однако их поведение больше соответствует поведению самцов бородатых агам – они смелее и активнее, а температура у них выше.