Два пола. Зачем и почему? Эволюционная роль разделения на два пола с точки зрения кибернетики
Шрифт:
Следовательно, тяжелые условия среды должны повышать одновременно смертность и рождаемость самцов. Иными словами, можно сформулировать правило, согласно которому во всех неблагоприятных условиях среды должна увеличиваться «оборачиваемость» самцов, так как это способствует быстрейшему приспособлению вида.
В биологической литературе можно найти массу фактов, подтверждающих эту закономерность При этом интересно, что виды, которые могут размножаться как бесполым способом, так и половым – бактерии, инфузории, некоторые ракообразные и другие, как правило, прибегают к половому размножению при наступлении неблагоприятных условий.
Например, у многих водяных блох, а также тлей при благоприятных условиях – обычно летом –
Перемещая коловраток из прудовой воды в речную или колодезную и обратно, ученые наблюдали на 3-й или 4-й день появление самцов, ранее отсутствовавших в популяции. При этом направление перемещения – происходило ли оно из прудовой воды в речную, или наоборот – оказывалось безразличным: любое изменение условий среды приводило к появлению самцов.
Подвергая действию губительных факторов животных, размножающихся двуполым путем, например, плодовых мушек – дрозофил, ученые наблюдали одновременное повышение смертности и рождаемости самцов.
Это казалось парадоксальным и необъяснимым.
Действительно, почему одни и те же факторы – голод, холод, жара или яды – вызывают с одной стороны, гибель самцов, причем почти на всех стадиях развития, а с другой стороны – увеличение их числа в потомстве?
Почему противоречивы порой теории, связанные с рождаемостью полов? Например, обратив внимание на то обстоятельство, что в холодный год рождается больше мальчиков, ученые делали вывод, что холод благоприятствует рождению мальчиков, а жара – девочек. Спустя некоторое время замечали, что сильная жара также сопровождается увеличением рождаемости мальчиков. Тут же возникала новая теория, согласно которой жара способствует появлению мальчиков, а холод – девочек.
Между тем очевидно, что оба наблюдаемых явления легко объяснить с точки зрения правила увеличения «оборачиваемости» самцов при всех изменениях условий среды, требующих приспособления.
Факты, подтверждающие это правило, можно найти и у млекопитающих, в том числе и у людей. Об этом говорят данные демографической и медицинской статистики, согласно которым во время больших климатических или социальных сдвигов (резкое изменение температуры, засуха, война, голод, переселения), то есть в периоды повышенной смертности, наблюдается тенденция роста процента мальчиков среди новорожденных. Ту же тенденцию отмечают и животноводы: чем лучше условия содержания сельскохозяйственных животных, тем больше самок в потомстве – даже при искусственном оплодотворении спермой одного и того же производителя.
Разделение особей в популяции на два пола и «специализация» полов, при которой один из них «отвечает» за качество, а другой – за количество потомства, приводит к тому, что любой поток информации об изменении среды воспринимают сначала самцы, реагируют на него и преобразуют его. Иными словами, новая информация попадает сначала в «оперативную память» популяции, где подвергается проверке и отбору, и только после этого передается в «постоянную память» – самкам.
Такое разделение на инерционное, стабильное ядро и более изменчивую, чувствительную оболочку, позволяет популяции отличить временные, короткодействующие и случайные изменения факторов среды, например, необычно холодную зиму, особенно жаркое лето, от систематических изменений
Глина и мрамор.
Прежде чем изваять статую из мрамора, хороший скульптор предварительно создает много вариантов из глины. Природа действует аналогичным образом, создавая большое разнообразие самцов, подвергая их проверке и отбирая необходимые варианты. Точно так же, как появление вариантов из глины всегда предшествует появлению совершенного варианта из мрамора, появление новых признаков у самцов должно предшествовать появлению тех же признаков у самок.
Следовательно, мы можем рассматривать самцов как передовой отряд популяции, продвинутый далеко вперед, навстречу вредным факторам среды. Между этим авангардом и «ядром», «золотым фондом» популяции – самками – выдерживается определенная дистанция, необходимая для проверки и отбора.
Эволюционная инерционность, отставание самок – это плата за их совершенство. И, наоборот, прогрессивность самцов – проявление их несовершенства.
Эти представления можно сформулировать в виде гипотезы, согласно которой, все новые признаки в филогенезе должны закрепляться сначала у самцов, а потом передаваться самкам. Иными словами, можно сказать, что самцы являются «воротами» для изменчивости в наследственность.
Следовательно, если самец и самка отличаются друг от друга по какому-то признаку (например, рост или цвет), то можно предсказать направление изменения этого признака. Оно будет совпадать с изменением от самки к самцу. Если самцы, например, крупнее самок, значит, существует тенденция укрупнения вида, если, наоборот, они мельче самок, - вид мельчает. Или, если самцы темнее самок, - окраска вида становится более темной и наоборот.
У человека на данном этапе исторического развития можно предположить тенденцию к увеличению роста, поскольку средний рост мужчин выше, чем женщин (рис.5). У пауков, наоборот, наблюдается тенденция к уменьшению размеров, так как самцы у них мельче самок (рис.6). Антропологи и энтомологи считают, что это так и есть: человек растет, а паук уменьшается.
В качестве наглядного примера можно привести также известную картину онтогенетического и филогенетического появления рогов у самцов и самок оленей. Можно проследить четкую связь между степенью рогатости вида, с одной стороны, и возрастом появления рогов у самцов и самок – с другой. Чем сильнее выражена рогатость, тем в более раннем возрасте появляются рога сначала у самцов, а затем у самок.
Очевидно, что предлагаемое правило можно применить как инструмент для исследования некоторых конкретных проблем эволюции. Не забывая, конечно, что эта общая тенденция может иногда перекрываться другими.
Таким образом, применение общих идей и подходов кибернетики к постановке и решению проблем биологии позволяет понять некоторые непонятные до этого факты. Теперь мы знаем, что преимущества, даваемые однополым размножением, могут быть эффективны лишь на коротких, «спринтерских» дистанциях эволюции. «Стайерские» и «марафонские» дистанции можно пройти только раздельнополым способом. Ясно также, что дает скрещивание и что дает дифференциация, и то, что преимущества, обеспечиваемые ими, в полной мере проявляются только в «идеальной» популяции. В частности, с этим связан незначительный половой диморфизм моногамных видов и, наоборот, четко выраженный – полигамных.