Страница 5 из 14
Любопытный пример гермафродитизма представляют собой дождевые черви. У этих животных в теле взрослой особи, как и у виноградной улитки, имеются половые железы обоего типа: семенники и яичники. Однако функционируют эти железы у дождевых червей — попеременно. В начальный период размножения все особи становятся сначала только самцами, поскольку в это время у них развиты только семенники. Черви объединяются попарно головными концами, и опоясываются двумя перевязями из слизистых муфт. Из мужских отверстий у обоих червей выделяется сперма, которая по особым бороздкам на брюшной стороне поступает в семяприемники другой особи. Обменявшись спермой, черви расходятся. Через некоторое время у червей созревают яичники, и теперь все особи становятся самками. Яйцеклетки из женских половых отверстий выпадают в слизистую муфту, которая, смещаясь по телу червя, проходит затем мимо семяприемника, откуда выпрыскивается «чужая» семенная жидкость. Таким образом, происходит перекрестное оплодотворение.
Гермафродитизм известен и среди насекомых (правда, он представляет собой скорее исключение, чем правило). У одного вида американской мухи популяция полностью состоит из гермафродитных особей. На ранних стадиях своего развития, взрослые особи функционируют как самцы, а на поздних — как самки. Аналогичное явление описано у некоторых брюхоногих моллюсков. Варианты гермафродитизма известны и у позвоночных животных, в частности у рыб.
У видов, представленных в норме мужскими и женскими особями периодически могут встречаться и обоеполые индивиды. Чаще всего таких гермафродитных особей замечают в популяциях тех видов, для которых характерен выраженный половой диморфизм по окраске или строению тела (кожные выросты, рога, гребни и пр.), потому что особи-гермафродиты совмещают во внешности мужские и женские признаки.
Среди особей, совмещающих в одном организме мужские и женские характеристики, различают истинных гермафродитов (интерсексов) и сексуальных мозаиков. В литературе термин «гермафродит» обычно применяют для описания аномальной особи, совмещающей в себе мужские и женские признаки и обладающей обоими типами половых органов. У интерсексов все клетки генетически сходны.
Мозаичные индивиды отличаются от интерсексов тем, что часть клеток их тела несет в себе мужской, а часть женский генетический набор. Особи с сексуальной мозаикой имеют порой удивительный вид: одна сторона тела несет в себе сверху донизу женские характеристики, а вторая — мужские (билатеральная мозаика). Примеры такого рода мозаичного расщепления чаще всего наблюдаются у насекомых.
Непорочное зачатие — реальность в мире животных
Христианское учение во главу всех добродетелей ставит непорочность. Как известно, дева Мария зачала Христа, не вступив при этом в половую связь с мужчиной. Возможно ли непорочное зачатие в реальной жизни? Для человека оно было и остается проблематичным, а вот что касается животных, тут дело другое.
Важнейшей проблемой полового размножения была и остается потребность в поиске подходящего полового партнера. Для самцов такой поиск партнерши и контроль доступа к ней лежит в основе конкурентной борьбы за самку. У видов, ведущих одиночный образ жизни, проблема состоит в том, чтобы найти самку в нужном месте (там, где доступ к ней обеспечен) и в нужное время (когда и самец, и самка готовы к спариванию). У таких видов в процессе эволюции сформировались специальные приспособления, облегчающие поиск самки. В частности, важную роль играют половые феромоны, продуцируемые самкой. Чувствительность поисковой системы воистину фантастическая. У многих видов шелкопрядов самцы способны отыскать партнершу по запаху в радиусе до 10 км! Феромоны самки действуют очень эффективно. Самка императорского шелкопряда, помещенная в клетку, за 30 минут привлекла 40 готовых к спариванию самцов своего вида.
Что же происходит, если самка оказывается не в состоянии привлечь полового партнера? У млекопитающих такая особь окажется исключенной из процесса размножения и не оставит потомков. Однако некоторые беспозвоночные нашли выход из такого положения, сделав возможным развитие яиц без оплодотворения мужскими половыми продуктами. Подобный тип размножения получил название партеногенез. В силу того обстоятельства, что виды, практикующие партеногенез, произошли от предков, размножающихся половым путем, данный феномен в биологии называют вторичным бесполым размножением.
Явление «непорочного зачатия» или партеногенеза было открыто немецким зоологом К. Зибольдом в XIX в. у некоторых насекомых (в частности, у тлей). Он обнаружил, что в летнее время в популяциях тлей присутствуют только самки, они откладывают неоплодотворенные яйца, из которых также появляются самки. За лето может смениться до 10 таких однополых генераций. К концу лета, под влиянием укороченного светового дня из некоторых неоплодотворенных яиц вылупляются самцы. Таким образом, ведущим фактором, определяющим пол у тлей выступает длина светового дня! Самцы спариваются с самками и оплодотворенные яйца зимуют. Из них весной выходят одни самки. У тлей, таким образом, самцы всегда развиваются из неоплодотворенных яиц, а самки и из оплодотворенных и из неоплодотворенных.
Партеногенез описан у пчел, термитов, муравьев, некоторых клопов и жуков. У пчел, к примеру, из неоплодотворенных яиц вылупляются самцы, а из оплодотворенных — самки. Еще один поразительный вариант непорочного зачатия, когда размножение происходит на стадии неполовозрелых особей (педогенез), известен у комариков галл и ц. Это происходит потому, что развитие половых органов у них завершается на стадии личинки, когда остальные органы остаются еще неразвитыми.
В XX в. список животных, постоянно или временно практикующих партеногенез, значительно пополнился не только разными видами насекомых, червей, моллюсков, но и позвоночными животными. Партеногенетическое размножение было описано И. Даревским у одного из видов скальной ящерицы, обитающей на берегу о. Севан. В популяции этой ящерицы полностью отсутствуют самцы. Самки откладывают неоплодотворенные яйца, из которых в срок появляются новые самки. Отчего именно этот вид полностью пожертвовал самцами — и по сей день остается загадкой.
На сегодняшний день известно несколько типов партеногенеза. Первый основан на генетическом механизме, а второй — на том, что из неоплодотворенных яиц появляются особи определенного пола.
К первому типу относятся варианты партеногенеза, основанные на гаплодиплоидии, апомиксисе, автомиксисе и эндомиксисе. При гаплодиплоидии у самок процесс мейоза проходит по обычной схеме, хромосомы удваиваются один раз, но при этом деление происходит дважды, а произведенные яйцеклетки (ооциты) несут гаплоидный набор хромосом. Ооциты, оплодотворенные спермой, развиваются по традиционной схеме, в результате чего формируются нормальные самки. А неоплодотворенные яйцеклетки остаются гаплоидными и развиваются в самцов. Гаплодиплоидия характерна для Hymenoptera и ряда видов артропод. При апомиксисе нарушается процесс деления при мейозе, в результате чего все потомки имеют идентичный набор генов с матерью. Эта форма партеногенеза описана у тараканов. Для автомиксиса в процессе нормального мейоза образуются гаплоидные клетки, которые затем сливаются. В результате формируются диплоидные половые клетки. В процессе автомиксиса образуются потомки генетически не идентичные матери, у них наблюдается повышение гомозиготности. Эндомитоз — процесс, при котором мейозу предшествует удвоение хромосомного набора, поэтому клетка, претерпевающая мейотическое деление является тетраплоидной. В результате мейоза образуется четыре диплоидных клетки. Все потомки идентичны матери. Эндомитоз типичен для некоторых видов яшериц, палочников и кокцид.
Второй тип партеногенетического развития представлен тремя вариантами: арренотокией, телитокией и амфитокией. В первом случае из неоплодотворенных яиц развиваются только самцы, во втором — только самки, а в третьем могут развиваться либо самцы, либо самки.