Все, что ползает, летает, ходит и прыгает, а также просто растет из земли, обладает способностью производить себе подобных существ. Этот процесс назван размножением, потому что он служит не просто восполнению естественной убыли живых существ, но и увеличению их численности. В деле воспроизводства каждый изощряется как может, но основной принцип одинаков для большинства: наличие двух полов, мужского и женского.
Великая Тайна Жизни: двое…
Двуполый способ размножения наиболее распространен в животном мире и считается традиционным. Подавляющее большинство позвоночных, к которым относится и человек, размножается при непосредственном участии двух полов.
Каждый из нас имеет свою собственную неповторимую наследственность. Цветом волос, склонностью к болезням, способностями к рисованию нас награждают родители. У каждого из нас их двое – мать и отец. Ежедневно во всем мире миллионы мужчин усердно трудятся над тем, чтобы передать свой генетический материал женщинам. Миллионы женщин во всем мире бережно принимают этот дар, сохраняют его, доводят до совершенства и воспроизводят результат совместного труда – рожают детей.
С точки зрения эргономичности, это далеко не самый простой вариант размножения. До сих пор лучшие умы человечества ищут ответ на детский вопрос: а для чего, собственно, матушке-природе понадобилось создавать два пола? Ведь с позиций эволюции наличие двух полов в животной природе – существенный промах, поскольку смысл развития вида состоит в стремлении к универсальности за счет приспособляемости. Казалось бы – чего мудрить, был бы один-единственный пол, этакий унисекс, который производил бы себе подобных каким-нибудь безобидным способом типа почкования. Неинтересно, зато какая выгода: не нужно тратить время и силы на поиск партнера, ни конкуренции тебе, ни неразделенной любви, все счастливы. Не существовало бы дискриминации при приеме на работу, да и дискриминации по половому признаку вообще. Между прочим, и подарки к 8 Марта и 23 февраля не опустошали бы наш бюджет, не говоря уже о таком разорительном деле, как свадьба! И разводов тоже не было бы, кстати.
Можно ли обойтись без мужского пола?
Можно! Науке неизвестны примеры, чтобы самцы могли приносить потомство без участия самки или хотя бы без того, чтобы самим не стать таковой. Даже андрогенез на начальной стадии требует наличия яйцеклетки. А вот наоборот – сколько хочешь. Некоторые животные вообще ограничились наличием у себя особей исключительно женского пола.
Небольшие скальные ящерицы, которых можно встретить на берегах озера Сиваш, известны тем, что они откладывают яйца, не оплодотворенные самцами, но вполне способные развиваться. Из этих яиц на свет появляются тоже только дамочки. Долгое время считалось, что биологический вид скальных ящериц представлен исключительно самками. Позднее настырные биологи все же обнаружили представителей сильного пола в других популяциях этого вида, но, как выяснилось, ящерицы-мужчины в большинстве своем были бесплодны. Так что самки, страдающие от острой нехватки мужского внимания, научились обходиться без них.
Гранд-систер скальных ящериц – самки комодского варана – точно так же способны приносить потомство без участия мужских особей.
Самки комодских варанов изредка, но все же могут обходиться без самцов
Серебристый карась, живущий в озерах Кавказа, в некоторых популяциях не имеет мужского пола вообще. Все до единой рыбы мечут икру и надеются на лучшее: чтобы потомство начало развиваться, достаточно самцу любого другого вида рыб выпустить поблизости сперму. Не оплодотворяя икринок (настоящего слияния половых клеток не происходит), сперма чужака выступает в роли катализатора и, лишь касаясь генетического материала, стимулирует развитие мальков. Но и это еще не все!
В роли папочки будущих серебристых карасят может выступить какое-нибудь химическое вещество, повышение температуры окружающей среды или. предмет. Если икринку лягушки уколоть иглой, то она начнет развиваться, не будучи оплодотворенной, и произведет на свет копию мамаши. Чтобы заставить яйцеклетки некоторых морских животных начать деление, достаточно как следует встряхнуть их. В некоторых случаях такого же результата можно достичь, добавляя в воду определенные кислоты или соли.
Тутового шелкопряда на шелкопрядильных фабриках разводят путем нагревания яиц до температуры 46 °C: из них выходят полноценные самки – клоны своих матерей.
Если коконы тутового шелкопряда нагреть до 46 °C, из них вылупятся только самки
В 2001 году в зоопарке города Омаха (штат Небраска, США) молотоголовая акула произвела на свет детеныша.
Событие само по себе не привлекало внимание, если бы не одна деталь: ни одна из акул в этой группе никогда не общалась с самцами. Генетический тест дал удивительный результат: у детеныша не обнаружилось отцовских генов. Это первый официально признанный случай партеногенеза у хрящевых рыб. Второй произошел в штате Вирджиния. Умерла одна из обитательниц местного океанариума, акула по кличке Тидбит. Последние восемь лет своей жизни она не видела ни одного самца. А на вскрытии выяснилось, что покойная была беременна (эти акулы живородящие) – в ее чреве ученые обнаружили эмбрион. Этот случай девственного размножения был подтвержден и ДНК-тестом. Выходит, до партеногенеза акул довело беспросветное одиночество. Да, на что только ни готова пойти женщина, чтобы завести ребенка!
Самка рыбы-молота принесла потомство с помощью партеногенеза
В лабораторных условиях иногда удается спровоцировать деление неоплодотворенной яйцеклетки кролика. Ее извлекают из организма самки и подвергают химическому или механическому воздействию, после чего возвращают на место. Бывает, что после такого эксперимента самка благополучно беременеет и рожает крольчонка-девочку. В лабораторных условиях таким же образом было получено потомство от мыши. Ученые заставили также делиться яйцеклетки макак, обработав их препаратом, способствующим партеногенетическому делению, – 4 из 28 яйцеклеток образовали эмбрионы.
Яйцеклетка может начать деление после химического или механического воздействия
А теперь самое интересное. Возможен ли партеногенез у человека? Ученые единогласно говорят: «Нет!» Однако на сегодня известно о 16 случаях подобной «безотцовщины» у людей. Наиболее интересным представляется описанный в медицине случай с 17-летней француженкой Анук Дидье. Девушка, не имевшая половой близости с мужчинами, что было подтверждено экспертизой, забеременела непонятным образом и родила девочку.
Причиной такого удивительного явления, как выяснилось, стала бактерия вольбахия, поселившаяся в ее организме. Эта бактерия паразитирует практически у всех насекомых, но в последнее время ее стали находить и у людей. Ее размеры от 0,5 до 1,8 мкм в диаметре, и она успешно размножается в телах членистоногих и нематод. У этой микроскопической негодницы характер настоящей мужененавистницы. Она синтезирует андроцидное вещество, губительно действующее на зародыши мужского пола, но это еще не все пакости, на которые способна вольбахия. Бактерия в состоянии спровоцировать деление не-оплодотворенной яйцеклетки и даже может поменять пол зачатого ребенка с мужского на женский. Но, что интересно, с женского на мужской – никогда!
Бактерия вольбахия – настоящая мужененавистница!
Кстати, остальные эпизоды самопроизвольных зачатий, как выяснилось со временем, все же были результатами генетических и физиологических аномалий и произошли не без вмешательства мужчин. А некоторые такие истории и случаи – всего лишь вымысел.
Весьма любопытна легенда о графине Маргарите Геннебергской, родившейся в 1234 году и выданной через 15 лет замуж за графа Германа Геннебергского. Некоторые летописные источники утверждают, что на Пасху 1276 года графиня родила 365 детей одними родами. Согласно преданию, однажды Маргарита увидела женщину, шедшую по дороге с несколькими близнецами. Для графини, истинной дочери темного Средневековья, наличие близнецов неопровержимо свидетельствовало о том, что встречная женщина имела одновременно несколько любовников. Разумеется, набожная графиня стала громогласно обвинять несчастную в грехе прелюбодеяния. Женщина возмутилась и, призвав в свидетели Всевышнего, пожелала графине за один раз родить столько детей, сколько дней в году. Вскоре после этого события графиня оказалась беременной и на Пасху родила 365 младенцев, чей размер не превышал размеров мыши, но при этом все они имели человеческие черты. Мать вскоре после родов скончалась, и ее дети последовали за нею. В летописях говорится, что графиня забеременела без участия мужчины. С точки зрения партеногенеза, этот факт представляется весьма сомнительным. При партеногенезе могут быть зачаты исключительно девочки, а у графини, если верить легенде, родились и мальчики. Теоретически этот эпизод можно рассматривать только как обычное зачатие, которое под силой внушения дало три с половиной сотни младенцев.
Женщины могут размножаться без мужчин! Но почему-то совсем не стремятся к такому способу воспроизводства. Да и большинство из тех существ, которые выбрали для себя в качестве способа размножения партеногенез, при благоприятных условиях все же пользуется услугами самцов. Выходит, все-таки без мужчин никуда. И мало того что никуда – ученые утверждают, что если бы не мужской пол, то ни эволюция не достигла бы такого размаха, ни человечество как биологический вид не смогло бы занять положенную ему самую высокую ступень развития среди всех живых организмов. Ни один из биологических видов, использующих альтернативные способы размножения, не может похвастаться наличием у своих представителей интеллекта или физических способностей. Жертвы партеногенеза в эволюционном театре занимают галерку, уступив партер и ложи тем, кто размножается двуполым способом. Значит, наличие мужского пола дает живым существам значительные выгоды, с лихвой окупающие все моральные и материальные издержки.
Вместе с тем и без партеногенеза в природе существует достаточное количество альтернативных способов размножения. Насекомые, моллюски, рыбы и даже некоторые виды пресмыкающихся выбрали их для себя, с успехом пользуются, заполняют свой ареал обитания и не жалуются. Каким же еще способом, кроме традиционного, можно воспроизвести себе подобных?
Гермафродитизм
Гермафродитизм занимает почетное второе место в списке этих способов после классического двуполого размножения.
Имя гермафродитизму дал древнегреческий мифологический персонаж по имени Гермафродит, рожденный богиней красоты Афродитой от очередного божественного любовника, распутника и ловеласа Гермеса (надо сказать, что греческие небожители вели довольно распутную жизнь, изменяя своим супругам и налево, и направо, и богиня любви тоже не отличалась высокой нравственностью). Когда юному незаконнорожденному божку исполнилось пятнадцать, он отправился путешествовать по миру. Тут-то и оказалось, что юноша был очень красив, и, как водится, смазливая физиономия его и погубила. Однажды Гермафродита увидела одинокая нимфа Салмакида и пожелала соединиться с ним. Дождавшись, когда молодой красавец решит искупаться в озере, она бросилась к нему, обхватила руками и ногами и стала умолять богов соединить их навечно. И боги вняли просьбе нимфы. Тела Салмакиды и Гермафродита смешались в одно целое, и получился человек третьего пола, бывший сразу и мужчиной, и женщиной. С тех самых пор живых существ, обладающих одновременно и мужскими, и женскими половыми признаками, стали называть гермафродитами.
Гермафродитизм крайне распространен среди червей, моллюсков и рыб. К таким оригиналам относятся очень многие рыбки, населяющие коралловые рифы. Например, черные гуазеты при встрече после кратковременного ритуала ухаживания сплетаются в клубок таким образом, что хвост одной особи оказывается над головой другой. Одна рыбка откладывает икру, вторая выпускает на нее сперму. Затем они меняются ролями, и теперь уже первая рыбка становится папой.
К таким же уникумам можно отнести карпозубых рыб и некоторых глубоководных обитателей морей. Вероятно, причина их гермафродитизма кроется в том, что из-за сложных условий обитания самкам и самцам трудно найти себе пару, вот и приходится оплодотворять собственную икру своей же спермой.
Императорские рыбы-ангелы – гермафродиты
Еще один коронный ход, придуманный живыми организмами в ответ на сложные условия жизни, – смена пола в зависимости от сложившихся обстоятельств, или так называемый последовательный гермафродитизм. Тягой к перемене пола обладает как минимум 350 видов рыб, причем большинство из их – обитатели коралловых рифов. Видимо, оказывает влияние романтическая обстановка.
О семейной жизни амфиприонов, более известных как рыбы-клоуны, необычайно популярных благодаря пиксаровскому мультику о приключениях Немо, детям лучше не рассказывать. Эти очаровательные рыбы – транссексуалы. В колонии самая крупная рыба становится самкой, вторая по размерам – самцом. Остальные рыбы остаются незрелыми и неспособными к размножению. Но если самка гибнет, ее муж тут же подается в дамы, а один из недорослей становится самцом.
Семейная пара рыб-клоунов. Та, что помельче, – самец, та, что крупнее, – самка, еще недавно бывшая самцом
Похожим образом обстоят дела и у синеголовых губанов, соседей рыб-клоунов по рифу. У них все мальки от рождения – самки. В группе главенствует один крупный самец, оплодотворяющий икру всех жен своего гарема. Когда он гибнет, самая крупная самка тут же, всего за несколько дней, меняет пол, резко увеличиваясь в размерах и изменяя окраску, и становится новым предводителем в бабьем батальоне. Впрочем, если дам в окружении самца становится слишком много и он перестает справляться с супружеским долгом, превращение нескольких самок в самцов тоже возможно.
В холодных неприветливых водах Северной Атлантики обитает моллюск, относящийся к виду морских блюдечек (именно так называются моллюски, живущие в больших плоских раковинах). В юности, еще на личиночной стадии, все особи в колониях блюдечек бесполые. Как только одна из личинок закрепляется на какой-нибудь твердой поверхности, она тут же с помощью запаха сообщает об этом находящимся поблизости сородичам. Те устремляются к ней и начинают громоздиться одна на другую, устраивая сущую свалку. Особь, которая ухитрится оказаться в самом низу пирамиды, вырастая, превращается в самку, а все, кто оказался в этой куче сверху, незамедлительно начинают отращивать себе мужское достоинство, размер которого может поразить самое смелое воображение: при пятисантиметровом диаметре раковины пенис самца может достигать длины в несколько десятков сантиметров! Ну еще бы, попробуй дотянись до жены через все разнообразие конкурентов! Когда самка-основательница умирает, первый находящийся на ее раковине самец меняет пол на женский… И так до бесконечности.
Практически все моллюски – гермафродиты
Иногда сменить или выбрать свой пол животным приходится не по своей воле. Не могу не упомянуть в связи с этим обычных огородных слизней. Эти не очень приятные существа по своей природе – гермафродиты. Когда парочка слизней-самцов случайно встречается где-нибудь в зарослях салата, между ними начинается яростная схватка. Оба слизня сцепляются друг с другом, и каждый стремится. откусить партнеру пенис. Кому достоинство оттяпали – тот и мамка.
За внешностью слизня, которая кажется воплощением вселенского спокойствия, скрывается агрессивная, беспощадная к представителям своего вида натура
Некоторые виды рыб используют для процесса воспроизводства все имеющиеся возможности. Например, популяция рыб-попугаев одновременно включает в себя самок, которые так и будут самками до конца своих дней, самцов, которые так и останутся самцами, гермафродитов и самцов, выросших из самок, – не сообщество, а кошмарный сон для любого сексолога!
В порядке исключения последовательный гермафродитизм случается у птиц.
Пережив стресс, Петя-петушок может превратиться в Курочку Рябу
Обычно смена пола у пернатых происходит под влиянием какого-то мощного стресса. Самой собой, у диких птиц зарегистрировать такое явление сложно, а вот у домашних – вполне можно. В старину, кстати, считалось, что если такое чудо на подворье произошло – быть беде. На Руси таких недокур (или недопетухов?) называли «курий».
Не так давно в итальянской Тоскане фермерский петух поменял пол. Петушок Золотой Гребешок исправно обслуживал свой гарем, как вдруг в курятник пробралась лисица и передавила всех кур. Петух остался один и вскоре… начал нести яйца. С горя и тоски, не иначе. Несколькими годами ранее аналогичный случай наблюдали и в России. Правда, повод к смене пола у нашего Петьки был другой – он наелся отравленных крысиным ядом зерен. Помереть не помер, а вот яйца нести сподобился.
Пережив стресс, Петя-петушок может превратиться в Курочку Рябу
Партеногенез
Кое-кто пошел еще дальше и освоил-таки в рамках целого биологического вида размножение путем партеногенеза – девственно, без участия особи противоположного пола. Любой садовод знает, с какой астрономической скоростью способна размножаться тля. Удивительно, но за редким исключением эти твари, пожирающие наши розы, представлены одними самками. Без какого-либо участия самца тля способна ежедневно производить на свет до 30 дочерей, своих точных генетических копий, при этом каждая без исключения будет нести в себе заряд боеприпасов – непрерывный конвейер воспроизведения продолжится, количество новых букашек будет расти в геометрической прогрессии. Откуда же берутся самцы у тлей? После осенних любовных утех, во время которых самцы допускаются в общество этих крылатых амазонок, самки могут принести потомство мужского пола.
Каждый день – по тридцать новорожденных! Самка садовой тли с дочерями
Дубовые орехотворки тоже предпочитают непорочное зачатие – вышедшие ранней весной из чернильных орешков бескрылые самки откладывают неоплодотворенные яйца, из которых в разгар лета выйдут крылатые особи женского пола и разлетятся по лугам и полям теперь уже в поисках партнера.
Многие виды ящериц способны размножаться партеногенезом
Партеногенез в природе встречается значительно реже, чем гермафродитизм. Всего биологам известно 70 видов позвоночных, способных к такому способу размножения, в процентах же это всего одна десятая от общего числа – к ним относятся некоторые виды ящериц, рыб и птиц. Гораздо чаще он встречается у насекомых и простейших: пчел, тли, балянуса, коловраток, дафний, тихоходок.
Между прочим, существует и мужской партеногенез – андрогенез. Это очень редкий способ размножения, при котором новый организм несет в себе только отцовские признаки. При андрогенезе в делении участвует ядро мужской половой клетки и цитоплазма женской. Такое случается, если ядро женской клетки оказалось поврежденным или погибло. В лабораторных условиях андрогенеза добиваются, механически устраняя женское ядро или уничтожая его ионизирующим излучением, обрабатывая ядами, сильно нагревая. Иногда андрогенез происходит, когда две мужские половые клетки одновременно проникают в яйцеклетку и сливаются между собой. В результате такого размножения рождаются особи только мужского пола с полным генотипом отца.
Почкование
Почкование относится к бесполым видам размножения, при котором новый организм появляется за счет выростов на материнском теле. Половые клетки в нем не участвуют. Просто в определенный момент в теле взрослой особи клетки начинают самопроизвольно делиться, образуется почка, которая растет, увеличивается и, наконец, становится бугорком, а потом – отростком. В конце концов, отросток приобретает форму миниатюрной копии матери, отпочковывается от ее организма и начинает жить собственной жизнью. Этот способ нашли очень привлекательным простейшие, губки, некоторые виды червей, коралловые полипы.
Морские губки пошли по самому простому пути – размножаются почкованием
Некоторые животные выбрали этот метод как запасной. Пресноводная гидра способна размножаться двумя способами: традиционным половым путем осенью, в другое время года – почкованием. Была одна – стало две. Куда как хорошо! И голову ломать не надо, тем более что ее нет.
Деление
Деление – излюбленный способ размножения у простейших. Амебы, бактерии, инфузории, простейшие грибы избрали для продолжения рода именно деление.
Простейшие размножаются посредством деления
Поскольку эти микроорганизмы по сути представляют собой фактически всего одну клетку, то почковаться там, само собой, нечему. В определенный момент у клетки образуется перемычка, она разделяет исходный организм пополам и получаются уже две клетки, готовые тут же продолжить размножаться. Амебы и бактерии могут делиться на сколько угодно экземпляров, если только какой-либо фактор извне не уничтожит их. В каком-то смысле они бессмертны.
…и другие варианты
Есть еще один очень интересный способ размножения, сходный по механизму с почкованием, – размножение фрагментацией, или регенерация. Все наслышаны о том, что если дождевого червя разрезать на две части, то в итоге получится два дождевых червя.
Оторванный луч морской звезды тоже может развиться в полноценную самостоятельную особь.
Пресноводная гидра способна восстановиться из одной двухсотой своей части.
Способ, прямо скажем, экстремальный, ведь по доброй воле рвать себя на клочки никто не станет даже ради продолжения рода.
Если морской звезде оторвать луч, она вырастит себе новый, а из оторванного может развиться еще одно животное
На самопроизвольную фрагментацию решаются только самые смелые из морских кольчатых червей. Больше желающих нет. Но если на тебя напал хищник и откусил какую-нибудь важную часть тела – подойдет и этот способ самовосстановления. В чрезвычайных ситуациях все средства хороши! А такой оригинал, как малярийный плазмодий, размножается методом шизогонии – в его клетке образуется несколько ядер, которые потом распадаются на новые, точно такие же плазмоиды.
Если пресноводную гидру разорвать на двести частей, она восстановится из каждой из них
Все перечисленные альтернативные виды размножения хороши тем, что все без исключения (или за очень малым исключением) особи способны приносить потомство, в то время как у раздельнополых животных давать потомство может только условная половина. Это дает особо изобретательным популяциям фору в скорости завоевания жизненного пространства и способствует быстрому распространению вида.
Что же касается растений, то у них вообще при самооплодотворении (без участия так называемых мужских цветов) вдвое повышается количество производимого потомства! Все потомки без исключения сохраняют свои первоначальные признаки, и виду не грозит растворение среди других. Внешне все выглядит более чем благополучно. Просто, не хлопотно, безопасно, не надо заморачиваться всякими брачными играми, да и результат замечательный. И зачем, спрашивается, в таком случае нам нужны мужчины?