Размножение и пол: почему мы делимся на мужчин и женщин
Отношения полов заняли такое необычайно значимое место в человеческой культуре – в повседневной жизни, искусстве, религии и даже политике, – что мы редко задумываемся о биологическом смысле пола вообще.
А то и вовсе вдаемся в дискуссии о том, не является ли пол вопросом личного самоопределения. Вместе с тем природа установила разделение по полам задолго до возникновения человека и даже позвоночных. Правда, о том, как и зачем это произошло, ученые спорят до сих пор.
Как известно, половое размножение ведет к возникновению новых комбинаций генов у потомства, в том числе и таких комбинаций, которые обеспечивают лучшую приспосабливаемость организма к среде и поддерживаются естественным отбором. У бесполых организмов вроде бы такой возможности нет. Бактерии, которые размножаются простым делением (митозом), фактически занимаются клонированием самих себя. Изменения в геноме, разумеется, могут возникать в результате мутаций, но мутация, возникшая у одной особи — хорошая она или плохая, — будет всегда передаваться всем поколениям потомков. Разве что одну мутацию уничтожит другая, но это очень маловероятное событие. А вот если полезная мутация проявится в другой линии, при бесполом размножении «приобрести» ее невозможно.
Протосекс прокариот
В реальности у прокариот (бактерий и архей) полового размножения нет, но есть его аналог — горизонтальный перенос генов, происходящий в трех формах: конъюгация, вирусная трансдукция и трансформация. Конъюгация — это то, что больше всего напоминает «секс». Бактерия-донор прикрепляется к бактерии-реципиенту и впрыскивает внутрь клетки часть своей ДНК. При трансдукции участки генома переносятся вирусами, и, наконец, при трансформации бактерия забирает фрагменты ДНК из внешней среды, например у мертвой бактерии. Полученная извне генетическая информация рекомбинирует внутри генома, то есть либо встраивается в него, либо замещает собой однотипный (гомологичный) участок. Горизонтальный перенос генов делает великое дело. В условиях бесполого размножения он дает возможность соединять в одном геноме комбинации генов из разных линий. И, если повезет, это могут быть полезные комбинации, которые значительно улучшат приспосабливаемость к изменениям среды следующих поколений потомков. Однако эволюция на этом не остановилась. Одна биологическая революция — появление эукариотической клетки с ядром и множеством органелл — сопровождалась другой: возникновением полового размножения.
На первый взгляд половое размножение имеет определенные недостатки. Например, отсутствует возможность передать свой геном потомству полностью. Можно передать лишь 50%, да и то в измененном виде. Также существует проблема «двойной цены». Там, где есть разделение полов, производить потомство могут лишь самки, а бесполые существа все как один наделены этой способностью, и в каждом поколении численность популяции удваивается. Содержание самцов также имеет свою цену — они пользуются той же кормовой базой, что и самки. Кстати, известный сюжет — поедание самкой богомола самца после соития — вероятно, есть одна из попыток природы минимизировать «двойную цену». Тем не менее половое размножение, появившееся, вероятно, более миллиарда лет назад у одноклеточных эукариот, стало магистральным путем эволюции живого на Земле.