Море и Гомер движутся любовью, эволюция — половым отбором. Наиболее привлекательные для самок самцы могут усилить свой репродуктивный успех, а самки улучшают качество потомства, выбирая партнеров с хорошими генами. Возможность выбора — великое благо, но вместе с тем и большой риск. Ведь обычно самка сравнивает партнеров по косвенным признакам, например по размеру рогов или качеству гнезда, и может ошибиться. Но есть среди животных виды, в которых конкуренция и выбор генов происходят практически в чистом виде: самцы оставляют сперму в доступном месте, самки ее используют или отвергают, но при этом не видят производителя.
К видам, распространяющим половые продукты подобным образом, относятся коллемболы Orchesellacincta, крошечные членистоногие, обитающие в подстилке почвы. Эти существа привлекли внимание сотрудников Амстердамского университета (VU University Amsterdam) под руководством профессора Яцинты Эллерс (Jacintha EUers), которых заинтересовало, чем руководствуются самки коллембол, выбирая материал для оплодотворения среди большого количества образцов. Оказалось, что условиями, в которых этот образец был оставлен.
Ученые работали с коллемболами, которых разводили в лаборатории. Период половой зрелости у самцов в лабораторных условиях длится пять дней. В это время они оставляют капельки спермы (сперматофоры) и переживают одну линьку. Хотя в прямую борьбу с соперниками самцы Orchesella не вступают, чужие сперматофоры могут испортить или даже сожрать. Там, где живут коллемболы, сперматофоры рассеяны густо, но самка берет только один. Исследователей интересовало, зависит ли количество сперматофоров, оставляемых самцом, от присутствия конкурентов, и делают ли самки выбор или берут первый попавшийся образец.
На первом этапе они наблюдали за 71 самцом и подсчитывали, сколько сперматофоров каждый из них оставит до линьки. Оказалось, что число капелек варьирует от 238 до 7. После линьки самцов разделили на три группы. Каждого помещали в пластиковую чашку диаметром 5 см, разделенную на две части мелкой сеткой. В одной ее половинке самец Orchesella откладывал свои сперматофоры, другая половина была пуста или там присутствовал другой самец, либо взрослый, но еще не достигший половой зрелости, либо вполне половозрелый. Сквозь сетку соседи друг друга не видели, но осязали. Оказалось, что самцы, которые откладывали сперматофоры рядом с соперником, неважно, половозрелый он был или нет, существенно сокращали их количество по сравнению с первой кладкой. В контрольной группе разницы между первым и вторым разом практически не было.
Затем настала очередь самок делать выбор. Их по одиночке помещали в чашку, на одной половине которой были два сперматофора контрольных самцов, а на другой — два сперматофора, отложенные в присутствии соперника. Самке отводили на выбор 15 минут, за это время определились 24 коллемболы из 40, из них только 6 предпочли сперматофор контрольных самцов, остальные выбрали половые продукты, произведенные в условиях конкуренции.
То, что подопытные коллемболы не обращают внимания на половую зрелость соседа, вполне объяснимо: самцы Orchesella, взрослые, но еще не способные отложить собственные сперматофоры, уже вовсю портят чужие. Удивительнее, что в условиях конкуренции самцы не увеличивают количество эякулята (пусть соперник подавится!), а сокращают его. Что касается других видов, то обычно в условиях конкуренции самцы увеличивают продукцию спермы, большинство грызунов, например, так и поступает, но домовые мыши, напротив, уменьшают объем эякулята, чтобы управиться как можно быстрее.
Хотя в присутствии соперников коллемболы Orchesella продуцируют меньше сперматофоров, они умудряются сделать их более привлекательными для самок. Очевидно, сперматофоры имеют отчетливые маркеры, свидетельствующие об ожидаемых преимуществах. На основании наблюдений, которые они не описывают, исследователи предположили, что самки выбирают по запаху.
Самцы в состоянии синтезировать букет феромонов, который меняется в зависимости от ситуации. Но в условиях, когда плотность сперматофоров высока, самке сложно соотнести определенный запах с конкретной капелькой. В таком случае предпочтительнее, чтобы сигнал был более сильным, но его синтез, возможно, стоит «дороже». Поэтому сокращение количества сперматофоров — оптимизирующая стратегия. Снабдить относительно небольшое количество половых продуктов привлекательной меткой самцам по силам. Они предпочитают побеждать не числом, а качеством.
Исследователи пришли к выводу, что самцы Orchesella делают свои гены привлекательными для самки, меняя химическую метку в зависимости от уровня конкуренции. Это предварительный вывод, метку еще надо характеризовать. Возможно, самки осуществляют свой выбор подобным образом в более широком круге таксонов.
1. Z.V. Zizzari, N.M. van Straalen, J.Ellers. Male-male competition leads to less abundant but more attractive sperm, Biol. Lett 9: 20130762 (2013)
Честно говоря, не уловил связи между первым абзацем и остальным текстом…