Вопрос о роли полового размножения — один из самых животрепещущих в эволюционной биологии. В самом деле, самцы, казалось бы, лишь напрасно потребляют ресурсы, сами не принося потомства. Однако выясняется, что виды, состоящие из одних лишь партеногенетических самок (которые приносят потомство, не нуждаясь в оплодотворении), как правило, быстро вымирают. Половое размножение нужно для того, чтобы перемешивать комбинации аллелей (вариантов генов), давая естественному отбору возможность как удалять плохие комбинации, так и размножать хорошие. Пожалуй, самым известным исключением являются микроскопические многоклеточные существа — бделлоидные коловратки (класс Bdelloidea), десятки миллионов лет обходящиеся без секса и при этом процветающие. По-видимому, у них роль полового размножения играет горизонтальный перенос генов.
С другой стороны, если условия постоянны на протяжении очень большого времени, хорошие аллели и комбинации уже отобрались, и положительная роль полового размножения больше не оправдывает затрат на него. Более того, оно будет даже вредно, разрушая сложившиеся хорошие комбинации аллелей. Можно предположить, что если вид может размножаться и партеногенетически, и половым размножением, то чем разнообразнее условия обитания, тем чаще будет секс.
Это предположение было проверено также на коловратках, но из другого класса — Monogononta. В опыте использовали коловраток Brachionus calyciflorus, хорошо известных аквариумистам как корм для мальков. При слабой заселенности ареала эти коловратки размножаются партеногенетически, а при большой — переходят на половое размножение.
Коловраток выращивали в бедной среде и в среде, богатой питательными веществами. При этом в одной серии опытов коловратки всегда жили в одной и той же среде, а в другой часть популяции в каждом поколении случайным образом переносили из одной среды в другую — так моделировалось природное перемешивание.
Как и следовало из теории, частота полового размножения (в стандартных условиях) быстро падала практически до нуля как на бедной, так и на богатой среде. При этом перенос популяций в чужую среду показал, что, действительно, произошел отбор: приспособленность популяции в своей среде была выше, чем в чужой. А в популяции, представители которой иногда путешествовали из одной среды в другую, доля особей, занимающихся сексом, сначала уменьшалась, но затем стабилизировалась, и в результате примерно 10% особей в каждом поколении появлялись на свет от мамы и папы. При этом результат слабо зависел от того, какую часть коловраток переносят в другие условия (от 1% до 10%) и в какой среде проводились измерения.
Осталось объяснить снижение доли полового размножения в гетерогенных условиях на ранней стадии опыта. Видимо, дело в том, что для работы использовались колоратки, собранные в естественных условиях, которые еще более разнообразны. Соответственно, и секс там происходит в полтора раза чаще.
М.Г.
Видео
1. Питающаяся коловратка Brachionus: ток воды, создаваемый вращающимися ресничками, засасывает инфузорий www.youtube.com/watch?v=MHmKVvvkKfI
2. Самцы пристают к самке www.youtube.com/watch?v=qiMQjWCaqlQ