Страница 56 из 134
Сравним эти способы размножения по двум параметрам: количественной эффективностью и комбинаторным возможностям. В количественном отношении самая высокая эффективность принадлежит бесполым формам, которым не надо искать партнера. При половом размножении эффективность в два раза меньше. Значит, с появлением скрещивания количественные преимущества утрачиваются. Однако появляются практически неисчерпаемые возможности быстрого обмена полезными мутациями, обеспечивающими комбинаторное богатство популяции. Но по этому показателю у половых форм явное преимущество принадлежит гермафродитам, где при скрещивании нет ограничений по полу партнера.
Выходит, раздельнополое размножение уступает двум предыдущим формам или по комбинаторному потенциалу, или по количественной эффективности. Тогда встает вопрос, почему же все прогрессивные в эволюционном плане формы животных (млекопитающие, птицы, насекомые и другие) раздельнополы. Среди растений прослеживается та же тенденция — более поздние формы дифференцированы по полу (двудомные растения). Раздельнополый способ размножения появился в процессе эволюции в очень далеких друг от друга группах. Парадокс? Но известно, что в эволюции ничего не бывает зря. Зачем же эволюции понадобились два пола?
Как совместить устойчивость и изменчивость
Весь окружающий нас мир можно представить как совокупность разнообразных систем. Каждая из них существует в определенной среде. Эволюционирует как среда, так и система. Среда диктует системе направление эволюции. Каждая эволюционирующая система должна быть устойчивой, консервативной, сохраняя накопленную полезную информацию, и одновременно изменчивой, способной адаптироваться к меняющимся требованиями среды.
Как же снят этот конфликт? Возможны два решения. Первое — поддерживать свойства системы к изменчивости в некотором промежуточном, оптимальном состоянии. Однако это создает для системы довольно узкие рамки существования.
Второе решение — разделить систему на две части, подсистемы. Одна из этих частей — консервативная — убирается подальше от среды (не в геометрическом, а в информационном плане) для сохранения полезной информации, а другая — изменчивая, оперативная — воспринимает и проверяет новую информацию. Такое разделение на две сопряженные подсистемы (консервативную и оперативную) повышает устойчивость системы в целом. Но ведь популяция особей — это живая система, эволюционирующая в изменчивой среде и нуждающаяся в повышенной устойчивости. Логично предположить, что разделение ее на две части — два пола — и обеспечивает такую устойчивость. Но тогда один из полов должен быть консервативен, представлять собой "ядро" системы, а второй должен быть оперативной, изменчивой "оболочкой". Таким образом, разделение на два пола оказывается выгодной для популяции формой получения информации от среды и сохранения информации о собственном строении. Возникает вопрос, кто есть кто в системе "мужской — женский пол", какой из полов специализирован на получении информации, а какой — на сохранении? Однако прежде чем ответить на этот вопрос, необходимо выяснить, в чем суть различий между полами.
Репродуктивная стратегия
Женщина не может иметь в год более одного ребенка (если только у нее не рождаются близнецы). То есть за весь репродуктивный период своей жизни (с 13 до 45–55 лет) они способна родить примерно три десятка детей.
Возможности мужчины гораздо больше. Он может стать отцом 4–5 тысяч детей. Рассмотрим популяцию, в которой особи разного пола скрещиваются хаотически. Понятно, что количество потомства пропорционально количеству женских особей. А вот качество зависит от количества мужских особей — ведь чем их больше, тем шире возможности выбора "самых качественных".
Это значит, что при неблагоприятном воздействии среды сокращение количества самок приведет к снижению численности потомства, а сокращение количества самцов — к изменению его качества.
Мужчины отличаются друг от друга больше, чем женщины (дисперсия признаков)
Совокупность всех генов организм составляет его генотип. В процессе индивидуального развития организма его генотип взаимодействует со средой, определяя формирование внутренних и внешних признаков индивида. Совокупность всех этих признаков составляет его фенотип.
Генотип — это программа, которая в разных условиях среды может реализовываться по-разному. В генотипе записано не жестко определенное значение признака, а диапазон его возможных значений. В онтогенезе (процессе индивидуального развития от зарождения до конца жизни) реализуется один самый подходящий для данной конкретной среды фенотип. Следовательно, генотип задает диапазон, а среда выбирает "точку" внутри него. Ширина этого диапазона называется нормой реакции организма на воздействие окружающей среды.
Есть признаки, например, группа крови или цвет глаз, влияние среды на которые сводится практически к нулю. По другим признакам (например, интеллектуальным способностям) норма реакции очень широкая, поэтому их часто связывают только с влиянием среды, то есть воспитанием. Третьи признаки (рост, масса) занимают промежуточное положение. Норма реакции у женского пола значительно шире, чем у мужского.
Рис. 1. Норма реакции
Это положение проверено при сравнении близнецов. Монозиготные братья должны быть больше похожи друг на друга, чем монозиготные сестры. Но если близнецы не монозиготные, то больше сходство должно быть у девочек. Иными словами, женский пол больше поддается влияниям среды, а мужской влиянию генотипа.
На рисунке 2 на графике А показано распределение фенотипов у мужского и женского пола. По горизонтальной оси отложены значения признака, а по вертикали — частота появления особи с данным значением признака.
Рис. 2. Распределение генотипов (внизу) и фенотипов (вверху) в стабильной среде
Так как люди со средним значением признака — например, среднего роста, встречаются чаще, чем карлики или великаны, кривая имеет вид колокола и у женщин, и у мужчин. Такую же колоколообразную кривую можно получить, измеряя успеваемость учеников в школе: выявим некоторое число отличников и двоечников, основное же количество — среднеуспевающие. Кривые распределения признаков мужского и женского пола отличаются — у мужского пола кривая более пологая, то есть отражает большую дисперсию признаков. Из такого распределения можно было бы сделать вывод, что если среди мужчин больше гениев, то среди них больше и полных идиотов.
Распределение генотипов при этом одинаково для обоих полов и показано на графике Б. По горизонтали отложены средние значения какого-либо признака, определяемые генотипом, а по вертикали — частота появлений генотипа с тем или иным значением.
Из-за узкой нормы реакции (то есть низкой способности поддаваться воздействиям среды) у мужского пола распределение мужских фенотипов примерно повторяет распределение определяемых генотипами средних значений. Для женского же пола картина иная. Из-за широкой нормы реакции женские фенотипы более подвержены влиянию среды и ближе к среднему (оптимальному) значению в стабильной среде. То есть самцы отличаются большей степень разнообразия признаков, чем самки. Из-за этого первыми жертвами всех неблагоприятных изменений среды становятся мужские особи. Часть из них (обладатели крайних значений признака) погибает, поэтому оставшиеся в живых передадут следующему поколению спектр генотипов, измененный в соответствии с направлением воздействия среды.