Пять новостей про пол и развитие

Нелегкі проблеми статі

Яка з наших характеристик впливає на життя сильніше, ніж стать? Що залишиться від звичного нам світу без міжстатевих відносин і статевих ролей? Представники більшості земних видів належать або до однієї, або до іншої статі. Такий поділ — вельми «дороге» пристосування. Його ціна — не лише витрата сил, але й скорочення чисельності особин, що безпосередньо виробляють потомство. Окупається це прискоренням еволюції. Щоб програма керування розвитком могла підлаштовуватися під мінливий світ, вона повинна отримувати інформацію про його вимоги. Головний спосіб отримання такої інформації — участь у розмноженні лише тих особин, життєвий шлях яких виявився успішним. Чим жорсткіший добір, тим ефективніше працює цей канал передачі інформації про вимоги середовища.

Завдяки поділу статей чоловіча стать може зазнавати інтенсивнішого добору. Хай більша частина самців загине — на репродуктивному потенціалі популяції це не відіб'ється, але наступне покоління сформують особини, що відповідають запитам середовища. Імовірно, феномен статі виникав в еволюції безліч разів, і організми, що населяють нашу планету, випробували різні механізми його визначення. Останнім часом з'явилося кілька новин, що стосуються цієї проблеми.

Роль генів, що запускають чоловічий варіант розвитку, може полягати у зміні гормонального фону. Гормони — це регулятори, які надходять у внутрішнє середовище. Добре, якщо воно надійно ізольоване. Однак у водних організмів межа між зовнішнім і внутрішнім середовищем не дуже міцна. Особливо не пощастило рибам: суша населена їхніми численними нащадками, що вивергають назовні успадковані від своїх предків речовини-регулятори.

Американські дослідники вивчили розвиток баса й чукучана (це риби такі!) і зареєстрували масову фемінізацію їхніх самців. Жіночі статеві гормони, що потрапляють у воду від рогатої худоби та людей, а особливо від жінок, які приймають гормональні протизаплідні засоби, порушують нормальний розвиток риб. 42% чоловічих особин баса в річці Потомак, на якій стоїть Вашингтон, виявилися гермафродитами. Самці чукучана не виробляють ікру, але теж мають різноманітні репродуктивні відхилення.

Утім, у деяких випадках лабільність визначення статі може бути корисною. Австралійські фахівці дослідили розвиток гобіодона, однієї з осілих риб коралових рифів. Для цього виду серйозною проблемою є зустріч з відповідним статевим партнером у різноманітному й небезпечному середовищі. Як з'ясувалося, частковим рішенням стала здатність гобіодонів визначати свою стать лише після зустрічі з відповідним родичем. Молода риба безстатева, зустрічаючись із самкою, вона стає самцем, а зустрічаючись із самцем — самкою. А ось риба-одинак так ніколи й не дозріває.

Коли секс не в радість

Спільна французько-американська наукова група не так давно опублікувала результати вивчення динаміки чисельності живородних ящірок у невеликих популяціях з різним співвідношенням самок і самців. Результат виявився несподіваним.

Зрозуміло, що репродуктивний потенціал (можлива кількість нащадків) у популяціях визначається виключно кількістю самок. Але припустимо, що ми порівнюємо одна з одною невеликі популяції з рівною кількістю самок. Як впливає на їхні шанси вижити кількість самців?

Коли самців зовсім мало, їхній брак не дозволить залишити потомство всім самкам дітородного віку. Утім, така ситуація трапляється рідко, оскільки розрив у чисельності зазвичай не буває багатократним (а з кількома самками один самець упорається). А ось надлишок самців приводить до збільшення смертності самок і тим самим знижує шанси популяції на виживання. Секс у живородних ящірок досить жорсткий: самець утримує самку щелепами й кігтями. Самки, що вижили, у групах з надлишком самців мають значно більше травм. Хоч як дивно, для збереження такої популяції бажано видалити з неї зайвих самців!

Популяції з надлишком самців можуть виникати в результаті зміни умов життя. Якщо, наприклад, у зв'язку з глобальним потеплінням смертність самців знизиться, їхній надмірний сексуальний ентузіазм може стати несприятливим фактором.

Цікаво, що самок багато не буває: Їхня велика кількість означає лише те, що конкуренція серед потомства буде жорсткішою й переможцями вийдуть справді високоадаптовані особини. А ось із самцями може вийти перебір. Хто б сумнівався…

Скоростиглі діти

Рене Декарт вважав, що епіфіз — місце зв'язку духу й тіла, адже це одна з небагатьох непарних структур, добре розвинених у людини й розташованих біля основи головного мозку. Крім іншого, ця частина системи внутрішньої секреції відповідає за феномен фотоперіодизму — регуляції життєвого циклу залежно від довжини світлового дня. Для наших предків, некрупних тварин, що мешкали в умовах сезонного клімату, фотоперіодична регуляція розмноження була дуже корисна. Щоб потомство з'явилося «ситим» влітку, його потрібно було зачати навесні, з початком збільшення дня. Людина давно перейшла на позасезонне розмноження, тривалість вагітності в жіночих особин виду Homo sapiens різко зросла, а старий фізіологічний механізм регуляції ще зберігся, хоча й у рудиментарній формі. Відомий кожному поетові факт, що навесні частіше закохуються, якраз і пов'язаний з підвищенням концентрації статевих гормонів у крові у відповідь на подовження світлового дня.

У людини, що перебуває в темряві (як і в інших хребетних), епіфіз виробляє гормон мелатонін. Зниження кількості мелатоніну запускає ланцюжок подій, що приводить, зокрема, до інтенсифікації синтезу статевих гормонів. Для людини, яка живе в умовах, близьких до природних, така система регуляції не створює особливих проблем. На жаль, вона може активізуватися в результаті техногенної зміни середовища існування. Так, імовірно, одна з причин феномену акселерації (прискорення дозрівання й збільшення розмірів тіла населення цивілізованих країн починаючи з другої половини XX століття) — широке поширення штучного освітлення.

У цьому зв'язку тривожить відкриття вчених університету Флоренції (Італія), що виявили, що перегляд телепрограм дітьми пригнічує вироблення мелатоніну. Вивчалися діти від шести до дванадцяти років, що приділяли телепередачам, комп'ютерним і відеоіграм близько трьох годин на добу. Коли ж малолітніх нащадків на тиждень позбавляли улюбленого заняття, рівень мелатоніну в крові підвищувався на 30%. Як показали інші дослідження, юнаки й дівчата, що витрачають багато часу на відеоігри й телевізор, раніше починають статеве життя й мають більшу вагу, ніж їхні консервативніші однолітки. Усі ці зміни можуть бути наслідком порушення регуляції в органі, «де дух пов'язаний з тілом».

Рано — зовсім не завжди добре, адже за прискорення треба чимось платити. Досить порівняти смакові якості скоростиглих і звичайних сортів яблук…

Ах ти, пико крива!

В останні роки, значною мірою завдяки роботам співробітників Інституту біології розвитку РАН, став популярним метод вивчення флуктуючої асиметрії різноманітних організмів для оцінки умов їхнього розвитку. Основна ідея методу така. Чим у менш сприятливих умовах розвивається організм, тим більше шансів, що його системи керування не зможуть забезпечити нормальний розвиток. Розглядаючи будь-який організм, ми, здавалося б, спостерігаємо один-єдиний результат розвитку й не можемо оцінити ймовірність інших. Однак у деяких випадках ми маємо два відносно незалежних результати — підсумки розвитку правого й лівого боків тіла в дзеркальносиметричних організмів. Чим сильніше вони відрізняються, тим вища була невизначеність розвитку. Зазвичай вона зростає в несприятливих умовах середовища, а також у генетично незбалансованих (наприклад, гібридних) організмів. Природно, для вивчення подібних феноменів підходить лише флуктуююча асиметрія, значення якої випадково розподілені навколо нуля.

Наприклад, при дослідженні людини не слід використовувати ознаки, пов'язані з асиметрією провідної та веденої рук чи з асиметрією півкуль мозку. Кращий розвиток правої руки у правшів — результат функціональної, а не флуктуючої асиметрії, і не пов'язаний з нестабільністю розвитку. А ось узори на подушечках пальців чи рисунок райдужної оболонки ока в цьому відношенні набагато цікавіші…

У ході досліджень, нещодавно проведених в університеті Огайо, вивчався зв'язок між асиметричністю вух і пальців рук, з одного боку, і агресивністю людини — з іншого. Студентів ставили в безглузде становище під час телефонної розмови, а потім вимірювали силу удару трубки об телефонний апарат. «Асиметричні» люди виявилися помітно агресивнішими. Загалом — результат очікуваний. Але це лише перший крок вельми перспективним шляхом.

Цікаво, чи можна використовувати біометричну інформацію, що знімається з метою ідентифікації людини, для ймовірнісної оцінки її характеру?

Батько — це не лише гени

Те, що на особину, яка розвивається, впливають негенетичні регулятори, що передаються через яйцеклітину, відомо давно. Наприклад, праве чи ліве закручування мушлі в равликів залежить від полярності яйцеклітини, яка задається ще в яєчниках материнської (гермафродитичної) особини. Вплив деяких факторів на яйцеклітину може викликати зміни, які проявляться в дорослої особини. У людини з цим пов'язаний цікавий феномен. Яйцеклітини (з яких розвинуться майбутні діти) формуються в жінки ще під час її ембріонального розвитку. Виходить, що вплив на вагітну жінку може відбитися на яйцеклітинах, які формує ембріон, що розвивається в ній, а зміни проявляться лише в її онуків!

У цих та інших відомих випадках не пов'язана з ДНК інформація передається через яйцеклітину. Сперматозоїд, як досі здавалося, влаштований настільки економно, що в ньому додаткова інформація не вміститься — він оптимізований для перенесення ДНК у дуже компактній формі. Однак нещодавні дослідження, проведені в Англії та США, показали, що сперматозоїд передає не менше шести типів молекул інформаційної РНК, а може, і ще якісь регулятори. Ці речовини активують необхідну для ранніх етапів розвитку програму, що міститься в самій яйцеклітині.

Відкриття біологів коментується передусім у зв'язку з тим, що воно може пояснити труднощі, що виникають при клонуванні ссавців. Можливо, саме цих регуляторів і не вистачає для розвитку яйцеклітини, у яку при клонуванні просто вставляють нове ядро. З іншого боку, з'явився новий аргумент для прихильників епігенетичної теорії, що наполягають, що розвиток — не просто реалізація спадкової програми, а виникнення унікальної сутності в процесі взаємодії безлічі факторів різної природи.

Д. Шабанов. Нелегкі проблеми статі // Комп'ютерра, М., 2004. – № 46 (570). – С. 17–19
Д. Шабанов. Коли секс не в радість // Комп'ютерра, М., 2006. – № 13 (633)
Д. Шабанов. Скоростиглі діти // Комп'ютерра, М., 2004. – № 29–30 (553–554). – С. 14
Д. Шабанов. Ах ти, пико крива! // Комп'ютерра, М., 2004. – № 34 (558). – С. 18
Д. Шабанов. Батько – це не лише гени // Комп'ютерра, М., 2004. – № 21 (545). – С. 15–16