Ошибочка вышла?

В муке и крупах заводятся жуки-хрущаки Tribolium, и мало того, что продукты портят, так еще и ведут себя странно. Самцы часто пытаются спариться друг с другом, причем дело заходит так далеко, что жуки даже откладывают сперматофор. Смысл такого поведения темен. На первый взгляд, самцам нет резона растрачивать силы и время на непродуктивное поведение вместо того, чтобы искать и оплодотворять самок. Но поскольку эволюция в данном случае допускает частые однополые контакты, тому должна быть причина.

Ученые предлагают два объяснения. Первое основано на предположении, что гомосексуальные контакты способствуют репродуктивному успеху самцов, потому что представляют собой своего рода турнир. Взбираясь на соперника, жук демонстрирует окружающим свою силу и повышает статус. Кроме того, самец может отвлечь или поранить своего партнера, помешав ему таким образом выполнять супружеские обязанности.

Согласно второй гипотезе, пользы от однополых контактов нет, просто самцы не разобрались, с кем имеют дело. В тех условиях, в которых приходится жить хрущакам, ошибиться несложно. В муке видно плохо, ориентироваться по запаху тоже затруднительно, потому что химические выделения пропитывают всё вокруг и определить их источник невозможно. Вот и приходится жукам действовать на ощупь.

Экспериментальной проверкой этих гипотез занялась международная группа исследователей под руководством Мэттью Гейджа (Matthew Gage), профессора эволюционной экологии Университета Восточной Англии [1]. Ученые работали с хрущаком малым булавоусым Tribolium castaneum. Из этих жуков сформировали искусственные популяции двух типов: в «мужских» популяциях было 90 самцов и 10 самок, а в «женских» — 90 самок и всего 10 самцов. Если цель гомосексуальных отношений состоит в том, чтобы ослабить соперника, а себя выставить в выгодном свете, то в мужской популяции, где жесточайшая конкуренция за спаривание, самцы должны состязаться друг с другом изо всех сил, доказывая самкам, на что способны. Отбор в условиях такого обостренного соперничества будет поощрять агрессивное гомосексуальное поведение, а в женской популяции, где спариваться легко, однополые контакты не понадобятся.

Если же межсамцовые отношения возникают по ошибке, оттого, что жук не может найти или распознать самку, картина будет иной. Самцововое сообщество должно усилить отбор на способность находить и идентифицировать партнершу, и, следовательно, контакты между самцами будут редкими. Зато в условиях, где самок много и отыскать их труда не составит, отбор на распознавание слаб — самцы будут чаще ошибаться и контактировать друг с другом, а не с самкой.

Каждый тип популяции существовал в трех независимых вариантах. Сто девственных самцов и самок в соответствующей пропорции на неделю помещали в чашку Петри, позволив им свободно скрещиваться (рис. 1). Затем взрослых насекомых удаляли, а яйца и личинок оставляли развиваться. Куколок извлекали и раскладывали поодиночке в маленькие пробирки. Когда жуки вылуплялись и достигали зрелости, из них формировали новую популяцию. При этом численность и плотность особей, а также соотношение полов оставались постоянными. Жуки хорошо размножаются в лабораторных условиях и путь от яйца до взрослой особи проходят за месяц. Спустя 82 и 106 поколений ученые тестировали поведение 145 самцов из мужской популяции и 141 — из женской. Поскольку жуки вылуплялись в одиночестве, тестирование они проходили в гарантированно девственном состоянии, не отягощенные предыдущим опытом.

Испытуемого выпускали в маленькую чашку Петри, где сидели самец и самка, привязанные к стенкам чашки тонкой шелковой ниточкой. Эти жуки могли свободно перемещаться в пределах длины нити, но друг до друга дотянуться не могли. Исследователи наблюдали, сколько раз и на какого жука заберется самец (рис. 2). Если он оставался на спинке своего партнера более 36 секунд и поддерживал орган копуляции в нужном положении, такое поведение засчитывается как спаривание.

Оказалось, что половая активность жуков из всех популяций одинакова. За четверть часа, отведенную хрущакам на личную жизнь, они около четырех раз взгромождаются на партнера и 1,7–1,8 раза спариваются с ним. При этом самцы из мужских популяций в 71% случаев подходят сначала к самкам и в 77% случаев с ними спариваются. Жуки из женских популяций выбирают самку только в 51% случаев, а до спаривания у них доходит лишь в 60%. И впоследствии самцы из мужских популяций больше времени проводят с самками, чаще с ними копулируют и реже интересуются самцами, чем питомцы женской популяции.

Такое поведение не вяжется с моделью однополого контакта как турнирного поведения. Напротив, самцы из мужских популяций, где конкуренция между производителями чрезвычайно сильна, обращают мало внимания на собратьев по полу и предпочитают тратить время и силы на поиск партнерши.

Самцы, прошедшие эволюцию при избытке самок, фактически не различают пол партнера. В половине случаев они подходят к самцу, в половине — к самке. Такое поведение нельзя назвать выбором. Кроме того, несколько лет назад специалисты из Университета Тафтса (США) показали, что самцы T. castaneum не получают никаких репродуктивных или социальных преимуществ от однополых связей [2]. Гомосексуальный контакт не облегчает им последующего спаривания с самкой. Однако в ходе таких контактов верхние самцы выделяют сперматофор. Исследователи предположили, что таким образом жуки избавляются от старой спермы, но не проверили эту гипотезу.

Славные представители рода Tribolium не единственные насекомые, практикующие гомосексуальные контакты. И многочисленные наблюдения показывают, что эти контакты могут все-таки повлиять на приспособленность самцов. У бабочек, например, значительную часть однополых взаимодействий можно объяснить конкуренцией. Так, у восточной плодожорки Grapholita molesta самцы часто стараются вступить в контакт с тем, кто в это время ухаживает за самкой, т. е. просто откровенно ему мешают. А у рогатого мучного хрущака Gnatocerus cornutus самец, который во время контакта был внизу, проявляет впоследствии меньшую агрессию и в настоящем спаривании менее успешен, чем «верхний» самец или жук, вообще не имевший гомосексуального опыта.

В экспериментах Гейжа с коллегами частота однополых контактов у T. castaneum даже после эволюции в мужском сообществе составляет около трети. Значит, для чего-то они все-таки нужны? Исследователи признают, что их лабораторные сообщества отличаются от природных плотностью и эффективным размером популяции, да и выбор между двумя привязанными жуками не похож на естественные отношения с половым партнером. Но в других условиях трудно определить направление отбора. И результаты этого эксперимента показывают, что гомосексуальные контакты мучных хрущаков — результат случайности. В муке трудно различить пол. Возможно, самцам, которые обладают значительным репродуктивным потенциалом, проще овладевать всяким встречным без разбора, чем упустить самку. Метод проб и ошибок оказывается энергетически дешевле целенаправленного поиска. Так неоптимальное, на первый взгляд, поведение позволяет добиться репродуктивного успеха.

Наталья Резник

1. Sales K., Trent T., Gardner J., Lumley A. J., Vasudeva R., Michalczyk Ł., Martin O. Y., Gage M. J. G. Experimental evolution with an insect model reveals that male homosexual behaviour occurs due to inaccurate mate choice // Animal Behaviour, 2018; 139: 51, doi: 10.1016/j.anbehav.2018.03.004.

2. Levan K. E., Fedina T. Y., Lewis S. M. Testing multiple hypotheses for the maintenance of male homosexual copulatory behaviour in flour beetles // Journal of Evolutionary Biology, 2009, 22(1), 60e70, doi: 10.1111/j.1420–9101.2008.01616.x.