Функционирует при финансовой поддержке Федерального агентства по печати и массовым коммуникациям (Роспечать)

Моделирование объяснило однополые связи через выгоду неразборчивого спаривания

Игра «Жизнь»

Wikimedia Commons

Американские биологи построили математическую модель, подтверждающую, что при ряде условий наиболее оптимальной эволюционной стратегией для сохранения вида является спаривание с любой особью своего вида вне зависимости от пола. В таком случае однополые связи из эволюционного парадокса превращаются в логичное следствие стратегии экономии ресурсов на поиск подходящего партнера. Статья опубликована в журнале Nature Ecology&Evolution.

Сексуальные связи с представителями своего пола довольно широко распространены в природе, и встречаются как среди млекопитающих и птиц, так и среди беспозвоночных, например, это нередкое явление у насекомых и иглокожих. На первый взгляд, такое поведение должно было элиминироваться в процессе эволюции, ведь однополые связи не приводят к появлению потомства, а значит, могут считаться бесполезной растратой ресурсов (подробнее об этом можно почитать в нашем материале «Дарвиновский парадокс»).

В поисках разрешения этого парадокса эволюционные биологи из Университета Северной Каролины Брайан Лерч (Brian Lerch) и Мария Серведье (Maria Servedio) предположили, что сохранение в популяциях однополых связей может быть просто следствием стратегии «неразборчивого спаривания» (indiscriminate mating). Такая стратегия становится оптимальной, когда ресурсов на поиск партнера противоположного пола затрачивается слишком много, и выгоднее спариться с первой попавшейся особью, чем упустить шанс оставить потомство вообще. Свою гипотезу ученые подкрепили математической моделью, учитывающей множество факторов, сопутствующих половому размножению в природе. Более того, расчеты показали, что неразборчивое спаривание, вероятно, было основной стратегией на заре появления полового размножения.

Половое размножение, в отличие от бесполого, довольно затратный процесс, оно требует выработки некоторых отличительных знаков для разных полов не только на уровне гамет, но и на уровне целого организма (грубо говоря, самки должны отличаться от самцов). Однако в реальности далеко не для всех видов это реализуется. Поэтому при построении модели ученые в качестве основных параметров взяли не только соотношение полов в популяции («ищущего» (searching) и «искомого» (targeted)), но и затраты на сигнализацию о принадлежности к «искомому» полу (s), и затраты на распознавание этих сигналов от противоположного пола (c). Кроме того, важным параметром модели оказалась вероятность умереть между раундами спаривания d (например, если размножение привязано к определенному сезону).

Оказалось, что неразборчивое спаривание становится оптимальной стратегией в тех случаях, когда сигнализация у «искомого» пола выражена слабо, а затраты на ее распознавание, наоборот, высоки. Кроме того, она выгодна, когда представителей «искомого» пола в популяции больше, чем «ищущего» — в этом случае, спариваясь с кем угодно, с большой вероятностью угадаешь, и можно сэкономить ресурсы на распознавание и сигнализацию.

Уровень смертности в «межсезонье» оказался нелинейно связан с половой неразборчивостью. Модель указала на выгодность спаривания с кем попало при низком и высоком уровне смертности (d=0,1 и d=0,9) (при одинаковых s и с), однако при умеренных шансах умереть (d=0,5) оптимальнее оказалось все же поискать партнера противоположного пола. На интуитивном уровне это можно объяснить тем, что в первом случае (d=0,1) шансов на размножение в течение жизни много, и ошибочное спаривание с особью того же пола легко можно компенсировать в следующие раунды размножения. Когда смертность между раундами высока (d=0,9), у особи так мало шансов оставить потомство в принципе, что тратить ресурсы на поиск определенного партнера оказывается нерационально.

Кроме этих параметров, в модели учли также ряд других факторов, таких как вероятность отказа партнера спариваться и «цену фертильности» (т.е. вероятность умереть в результате размножения). С учетом этих факторов, ученые сделали вывод, что половая разборчивость менее вероятна в рассеянных малочисленных популяциях, а также тех популяциях, где «искомый» пол привередлив, а «ищущий» — склонен к соревновательности.

В пользу своей модели биологи привели пример насекомых, где в 80 процентах случаев спаривание со своим полом случается по ошибке из-за невыраженного полового диморфизма. Однако, как замечают авторы, у позвоночных однополые связи зачастую случаются в результате влечения к своему полу, и могут быть результатом принципиально иных эволюционных стратегий, как, например, укрепление социальных связей. По этой и ряду других причин, к людям описываемая модель неприменима, предостерегают авторы работы.

Ранее мы рассказывали, что половое размножение, согласно одной из гипотез, появилось для защиты вида от передачи злокачественных опухолей из поколения в поколение.

Дарья Спасская

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.