Александра Брутер: Ящерицы меняют пол
Бородатые агамы donkeycart/Flickr Австралийские ученые обнаружили, что живущие в дикой природе ящерицы бородатые агамы отказываются от считавшегося более совершенным генетического определения пола и переходят обратно к температурному.
У человека и других млекопитающих пол определяется системой половых хромосом X и Y (подробнее об этом можно почитать в заметке «Хромосомные войны»), и, вероятно, поэтому такой способ считается эволюционно наиболее удобным и выгодным. Похожим методом, но с участием W и Z хромосом пользуются птицы, рептилии и некоторые рыбы. Вообще, не только среди млекопитающих, но среди всех позвоночных, не являющихся гермафродитами, виды, выбравшие генетическое определение пола, в большинстве. Хромосомные методы действительно позволяют легко поддерживать оптимальное соотношение полов в популяции – 1:1.
Основным конкурентом генетического определения пола у позвоночных является температурное. Большинство его приверженцев относится к классу рептилий (черепахи, крокодилы), но рыбы и амфибии тоже встречаются. Как правило, самки откладывают яйца в несколько мест, температура в которых должна отличаться: например, в тенистом и влажном тропическом лесу или на прибрежном песке на солнцепеке. При более высоких температурах вылупляются детеныши одного пола, при более низких – другого (у разных видов разным полам могут соответствовать разные температуры). Только в небольшом интервале промежуточных температур возможно развитие детенышей обоих типов. Термочувствительные период приходится обычно на среднюю треть периода развития. Поскольку этот период длится несколько дней, а дневные и ночные температуры могут отличаться, пол зародыша иногда меняется по нескольку раз, но по окончании термочувствительного периода уже не может измениться.
У некоторых видов, например, у миссисипского аллигатора и пятнистого леопардового эублефара, детеныши мужского пола получаются при промежуточных температурах, а женского – при высоких или низких.
Кривая зависимости полового состава от температуры. Три варианта.
Недостатки такого способа определения пола очевидны – животные попадают в значительную зависимость от окружающей среды. Даже довольно краткосрочные погодные аномалии могут сдвинуть соотношение полов к опасным для выживания вида значениям. Одна из гипотез объясняет вымирание динозавров как раз тем, что у них пол потомства определялся температурой, а климат на Земле изменился. Его преимущества не так очевидны, поэтому казалось, что температурное определение пола должно планомерно заменяться на генетическое. А факт его сохранения объяснялся тем, что в условиях стабильного теплого климата оно нейтрально и не подвержено давлению отбора.
Идее, что температурное определение пола понемногу отходит в прошлое, однако, противоречит несовпадение истории появления новых видов в ходе эволюции и тем, у каких именно видов преобладает температурное определение пола. Оно есть у некоторых видов рыб, амфибий и рептилий, но далеко не у всех. У большинства видов определение пола генетическое. Это значит, что переход к температурному определению происходил не один раз и что, вероятно, виды, уже перешедшие к хромосомному определению пола, могут вернуться обратно к температурному. В живой природе до недавнего времени такие примеры не были зафиксированы, в их пользу говорили только филогенетические соображения. Кроме того, повторное возникновение или возврат к температурному определению пола требует, чтобы у него были преимущества, а до сих пор оно считалось, в лучшем случае, нейтральным.
В своих экспериментах австралийские ученые сначала обнаружили в лаборатории возможность бородатой агамы возвращаться к температурному определению пола, а потом обнаружили, что этот процесс постепенно происходит в природе.
В норме у бородатых агам самцы имеют генотип ZZ, а самки – ZW. Оказалось, что инкубация яиц при высоких температурах приводит к тому, что из всех эмбрионов, даже тех, у которых генотип ZZ, развиваются самки. Эти самки не просто плодовиты, в экспериментальных условиях они откладывали вдвое больше яиц, чем обычные самки с генотипом ZW – вот и теоретически предсказанная выгода температурного определения пола. Исследовав популяцию агам, живущую на границе Нового Южного Уэльса и Квинсленда, авторы работы обнаружили, что за последние 10 лет процент самок с генотипом ZZ вырос. В 2003 году он составлял 6,7%, в 2004 – 13,6, а в 2011 – 22,2%.
Пока еще довольно мало известно о конкретных молекулярных механизмах температурного определения пола, известно только, что эффект можно полностью отменить, введя в соответствующий момент в эмбрион дозу женского полового гормона. То есть, вероятнее всего, активность или интенсивность синтеза этого гормона прямо или косвенно определяется температурой. Как связана плодовитость самок с генотипом, тоже неизвестно, но, по крайней мере, экспериментальное обнаружение такой связи объясняет, чем выгоден возврат к температурному определению, и за счет он может происходить. Среди потомства самок с генотипом ZZ не может быть самок с генотипом ZW, поэтому у их потомков уже нет выбора: генетическое или температурное определение пола. Поскольку такие самки более плодовиты, доля самок ZZ будет постепенно расти. С эволюционной точки зрения обмен лучшей приспособляемости (генетическое определение пола) на большую плодовитость (температурное определение пола) тоже не выглядит странным, особенно в местах с благоприятным климатом.
Смотрите также: Александра Брутер Хромосомные войны Александра Брутер Спектр пола. Часть 2 Александра Брутер Спектр пола Максим Руссо Кем быть: определение пола в животном мире Новое Татьяна Пигарева Испания от И до Я Сергей Сергеев Русское самовластие. Власть и ее границы: 1462–1917 гг. Катерина Михалева-Эгер 350 лет современной моды Леонид Чутко Сил нет Катя Колпинец Формула грез Сергей Плохий Забытые бастарды Восточного фронта Дэвид Чиверс, Том Чиверс Цифры врут. Как не дать статистике обмануть себя Пол Стейнхардт Невозможность второго рода Стивен Хоффман Пять сил, изменяющих все Уолтер Айзексон Взломавшая код Рустам Александер Закрытые. Жизнь гомосексуалов в СССР 3D-каркасы для восстановления костной ткани Платиновый бутерброд для спинтроники