Генетика на пальцах

В животном мире, к которому мы с вами имеем честь принадлежать, преобладает раздельнополость особей. Существуют самцы и самки, два типа организмов, четко различающихся в половом отношении. Причем эти различия касаются не только половых органов, а всего организма в целом. Самцы и самки различаются по конституции (внешнему виду), по обмену веществ, по поведению и по многим другим признакам.

В растительном мире, напротив, преобладает герма-фродитизм – одновременное или последовательное наличие у организма мужских и женских половых признаков и репродуктивных органов. Среди животных гермафродитизм распространен прежде всего среди беспозвоночных (плоские черви, некоторые виды кольчатых и круглых червей, а также моллюски), ракообразных и некоторых насекомых. Среди позвоночных гермафродитов преобладают рыбы.

У гермафродитизма есть два больших преимущества.

Во-первых, возможность самооплодотворения. Это весьма важно для организмов, ведущих одиночное существование, например, для кишечного паразита солитера. Но, с другой стороны, у большинства герма-фродитных видов в оплодотворении участвуют половые клетки, происходящие от разных особей, а самооплодотворение блокируется естественными механизмами.

Сразу же возникает вопрос: зачем нужно блокировать такой полезный признак? Дело в том, что самооплодо-творение – это палка о двух концах. У этого преимущества есть большой недостаток. Самооплодотворение означает, что потомок получает отцовский и материнский набор генов от одного и того же родителя. Если у родителя возникнет какая-то нежелательная мутация, вызывающая заболевание или приводящая к отклонениям в развитии, то она не будет подавлена гомологичным «здоровым» геном и проявится в потомстве. А при скрещивании между разными особями (пусть и гермафродитическими) вероятность появления заболевания у потомков резко снижается, потому что ген болезни может быть подавлен геном, полученным от другого родителя. Разумеется, ген болезни сам может оказаться сильнее здорового гена и подавить его, но все же ради получения качественного здорового потомства самооплодотворения желательно избегать. Те организмы, у которых в ходе эволюции возникли механизмы блокировки самооплодотворения, оказались более конкурентоспособными.

Второе преимущество заключается в том, что герма-фродиты быстро размножаются (и здесь никакого подвоха нет – это преимущество без недостатков). Даже если возникает необходимость поиска партнера, этот поиск занимает меньше времени и отнимает меньше сил, чем поиск партнера у двуполых организмов, ведь гермафродит может спариваться с любой другой (первой попавшейся) особью своего вида.

Можно подтянуть к двум названным преимуществам третье: условия окружающей среды относительно слабо влияют на процесс размножения гермафродитов, а вот для размножения двуполых организмов они имеют весьма большое значение. Некоторые виды млекопитающих не размножаются или же плохо размножаются в неволе, несмотря на создаваемые для них благоприятные условия проживания.

Напрашивается вопрос: почему при таких преимуществах гермафродитизм слабо распространен в живой природе и встречается у организмов с относительно примитивной организацией, то есть его можно считать архаизмом, «пережитком прошлого»?

Ответ тоже напрашивается сам собой: у гермафродитизма есть недостаток, перевешивающий все его выгоды, вместе взятые.

Да, есть! Энергетическое обеспечение половой системы обходится организму довольно дорого. Не так дорого, как обеспечение суперпрожорливого головного мозга, но все же дорого. А живые организмы, если кто не в курсе, крайне рачительны, если не сказать – прижимисты. Энергию они берегут как зеницу ока. А как же иначе? Ведь на поиски пищи, дающей энергию, тратится очень много времени и сил. Любой организм «запрограммирован» эволюцией на максимальное энергосбережение. Наличие двух половых систем с энергетической точки зрения крайне невыгодно. Предпочтительнее обойтись одной и снизить энергозатраты вдвое. А «освободившуюся» энергию можно потратить на развитие иммунной системы, щита, защищающего нас от чужеродных агентов-вредителей.

Определение половой принадлежности у разных организмов может происходить на разных стадиях жизненного цикла. У человека, а также у млекопитающих, птиц, рыб и вообще у большинства животных определение пола происходит в момент слияния женских и мужских половых клеток и бывает обусловлено комбинацией половых хромосом. Если в человеческую яйцеклетку проник сперматозоид с Y-хромосомой, то родится мальчик, если с Х-хромосомой – девочка. Отец всегда передает свою Х-хромосому дочери, а Y-хромосому – сыну. Мать передает сыну или дочери одну и ту же Х-хромосому. В процессе внутриутробного развития и на протяжении последующей жизни пол человека и большинства животных естественным путем измениться не может.