Метка: размножение

Гово­ря о поло­вом раз­мно­же­нии, мы по умол­ча­нию под­ра­зу­ме­ва­ем суще­ство­ва­ние двух полов. Сам­цы и сам­ки, тычин­ки и пести­ки, круп­ные жен­ские поло­вые клет­ки и мел­кие муж­ские. Вопрос в том, поче­му полов имен­но два. Внеш­ние раз­ли­чия поло­вых кле­ток мог­ли воз­ник­нуть как пре­пят­ствие для сли­я­ния гамет одно­го типа — близ­ко­род­ствен­ное скре­щи­ва­ние вред­но для попу­ля­ции…

Мно­гие насе­ко­мые, что­бы спря­тать­ся от хищ­ни­ков, мас­ки­ру­ют­ся, ста­ра­ясь слить­ся с фоном. Палоч­ни­ки — чем­пи­о­ны каму­фля­жа. Они так похо­жи на листок или веточ­ку, что их с тру­дом мож­но раз­гля­деть на дере­ве. Более того, яйца мно­гих палоч­ни­ков напо­ми­на­ют семе­на рас­те­ний. На это сход­ство обра­ти­ли вни­ма­ние япон­ские иссле­до­ва­те­ли из уни­вер­си­те­тов Кобе, Коти и Токий­ско­го уни­вер­си­те­та сель­ско­го хозяй­ства и тех­но­ло­гий.

Несколь­ко лет назад мы рас­ска­зы­ва­ли о новом виде деся­ти­но­гих раков — Procambarus virginalis, они же мра­мор­ные раки. Все мра­мор­ные раки мира — кло­ны, потом­ки одной-един­ствен­ной сам­ки. Впер­вые мра­мор­ных раков обна­ру­жи­ли в сере­дине 1990-х годов немец­кие аква­ри­уми­сты. Живот­ные при­влек­ли вни­ма­ние уче­ных, кото­рые иссле­до­ва­ли их мито­хон­дри­аль­ную ДНК…

В XXI веке моле­ку­ляр­ные мето­ды игра­ют всё боль­шую роль в зоо­ло­гии. Думаю, что ско­ро они серьез­но потес­нят тра­ди­ци­он­ные спо­со­бы опре­де­ле­ния видо­вой при­над­леж­но­сти орга­низ­ма. Одна­ко если клас­си­че­ские энто­мо­ло­ги совсем вымрут — а дело к тому идет, — то наши вну­ки не пой­мут, зачем мухе шип на ноге, а тиг­ру поло­сы на шку­ре. О поль­зе «ста­рых доб­рых» мето­дов рас­ска­жу на одном при­ме­ре.

Пять моло­дых уче­ных, науч­ных сотруд­ни­ков Цен­тра систем­ной био­ме­ди­ци­ны и био­тех­но­ло­гий Скол­те­ха, рас­ска­за­ли ТрВ-Нау­ка о сво­их иссле­до­ва­ни­ях и о том, мож­но ли сего­дня зани­мать­ся нау­кой в Рос­сии. Вопро­сы зада­ва­ла Надеж­да Мар­ки­на.

Про­цесс раз­мно­же­ния сопря­жен с дву­мя про­бле­ма­ми: кон­ку­рен­ци­ей и наси­ли­ем. С эво­лю­ци­он­ной точ­ки зре­ния важен не сам факт наси­лия, а его послед­ствия: потом­ство остав­ля­ет особь, кото­рую сам­ка не выби­ра­ла. Актив­ное физи­че­ское сопро­тив­ле­ние, напри­мер попыт­ки вырвать­ся и убе­жать, отни­ма­ет у самок мно­го сил и чре­ва­то трав­ма­ми или даже гибе­лью. Поэто­му сла­бый пол дей­ству­ет обход­ным путем. Так, если у сам­цов раз­ви­ва­ет­ся орган раз­мно­же­ния, даю­щий им воз­мож­ность навя­зать сам­ке опло­до­тво­ре­ние, то у тех долж­ны воз­ник­нуть контр­при­спо­соб­ле­ния, кото­рые поз­во­ля­ют это пре­иму­ще­ство пре­одо­леть. Эво­лю­ция репро­дук­тив­ных струк­тур сам­цов и самок про­ис­хо­дит парал­лель­но. У птиц она изу­че­на сла­бо, посколь­ку 97% видов не име­ют внеш­них гени­та­лий и обхо­дят­ся про­стым орга­ном репро­дук­ции и выде­ле­ния — кло­акой. Обыч­но самец при­жи­ма­ет отвер­стие сво­ей кло­аки к отвер­стию сам­ки и таким путем пере­да­ет спер­му. Одна­ко водо­пла­ва­ю­щие пти­цы гени­та­лии сохра­ни­ли, при­чем они отли­ча­ют­ся раз­но­об­ра­зи­ем форм и раз­ме­ров…

В авгу­сте в Ново­си­бир­ске про­шел XV съезд Рус­ско­го энто­мо­ло­ги­че­ско­го обще­ства, одно­го из ста­рей­ших науч­ных обществ Рос­сии (осно­ва­но в 1859 году). Съез­ды Рус­ско­го энто­мо­ло­ги­че­ско­го обще­ства орга­ни­зу­ют­ся раз в пять лет. И впер­вые съезд про­хо­дит к восто­ку от Ураль­ских гор. На засе­да­ни­ях съез­да в этом году были пред­став­ле­ны докла­ды веду­щих уче­ных из Моск­вы, Санкт-Петер­бур­га, Ново­си­бир­ска, Ека­те­рин­бур­га, Том­ска, Вла­ди­во­сто­ка, Мага­да­на, а так­же спе­ци­а­ли­стов из 14 зару­беж­ных стран (в том чис­ле США, Вели­ко­бри­та­нии, Дании, Изра­и­ля, Китая, Ира­на, Мон­го­лии, Мек­си­ки). Уче­ные дела­ли докла­ды на темы, инте­ре­су­ю­щие не толь­ко узких спе­ци­а­ли­стов-энто­мо­ло­гов.

Подав­ля­ю­щее боль­шин­ство эука­ри­от раз­мно­жа­ют­ся поло­вым путем, одна­ко не у всех этот про­цесс лег­ко наблю­дать. У мно­гих одно­кле­точ­ных орга­низ­мов он оку­тан орео­лом таин­ствен­но­сти и зави­сит от внеш­них усло­вий, таких как влаж­ность, тем­пе­ра­ту­ра или нали­чие пита­тель­ных веществ, кон­цен­тра­ция угле­кис­ло­го газа или осве­щен­ность. Теперь к это­му спис­ку доба­ви­лись мик­роб­ные «афро­ди­зи­а­ки» — бел­ки, выде­ля­е­мые бак­те­ри­я­ми во внеш­нюю сре­ду. Обна­ру­жи­ли их слу­чай­но. Про­фес­сор Кали­фор­ний­ско­го уни­вер­си­те­та в Берк­ли Николь Кинг (Nicole King) инте­ре­су­ет­ся про­ис­хож­де­ни­ем живот­ных, осо­бен­но воз­ник­но­ве­ни­ем мно­го­кле­точ­но­сти. В каче­стве объ­ек­та иссле­до­ва­ния она выбра­ла хоано­фла­гел­лят (Choanoflagellata). Это одно­кле­точ­ные эука­ри­о­ты, бли­жай­шие род­ствен­ни­ки живот­ных. У клет­ки есть жгу­тик, окру­жен­ный ворот­нич­ком из акти­но­вых мик­ро­вор­си­нок, бла­го­да­ря кото­ро­му эти про­стей­шие полу­чи­ли вто­рое назва­ние — ворот­нич­ко­вые. Дви­же­ние жгу­ти­ка созда­ет токи жид­ко­сти, поз­во­ля­ю­щие хоано­фла­гел­ля­там пла­вать в тол­ще воды. Эти же токи при­го­ня­ют в ворот­нич­ко­вую зону бак­те­рий, кото­ры­ми хоано­фла­гел­ля­ты пита­ют­ся. Мно­гие их этих про­стей­ших обра­зу­ют коло­нии, при­чем лег­ко пере­хо­дят из одно­кле­точ­но­го состо­я­ния в коло­ни­аль­ное и обрат­но. Этот пере­ход и заин­те­ре­со­вал Николь Кинг…

С 28 сен­тяб­ря по 2 октяб­ря 2016 года в Ново­си­бир­ске про­хо­дил тре­тий науч­ный фести­валь EUREKA!FEST. Око­ло 5 тыс. чело­век при­ня­ли уча­стие в более чем полу­сотне инте­рес­ней­ших собы­тий: увле­ка­тель­ных лек­ци­ях, кра­соч­ных пре­зен­та­ци­ях, уди­ви­тель­ных выстав­ках, жар­ких дис­кус­си­ях, при­ят­ных и полез­ных экс­кур­си­ях, про­смот­ре доку­мен­таль­ных филь­мов. Есте­ствен­но, при таком коли­че­стве собы­тий мно­гие из них про­хо­ди­ли парал­лель­но.

Боро­да­тая ага­ма Pogona vitticeps, снис­кав­шая в послед­ние годы любовь тер­ра­ри­уми­стов, извест­на тем, что пол яще­ри­цы зави­сит от тем­пе­ра­ту­ры, при кото­рой раз­ви­ва­лось яйцо. У боро­да­той ага­мы, как и у боль­шин­ства чешуй­ча­тых реп­ти­лий, есть пара гете­ро­морф­ных поло­вых хро­мо­сом: ZZ у сам­цов и ZW у самок, они опре­де­ля­ют пол яще­риц при широ­ком диа­па­зоне тем­пе­ра­тур. Одна­ко если песок, в кото­ром лежат яйца, про­гре­ва­ет­ся выше 32 ºС, у муж­ских эмбри­о­нов про­ис­хо­дит ревер­сия пола. Из них раз­ви­ва­ют­ся пло­до­ви­тые сам­ки с муж­ским набо­ром хро­мо­сом.

Клю­че­вое поло­же­ние поло­во­го отбо­ра заклю­ча­ет­ся в том, что осо­би одно­го пола кон­ку­ри­ру­ют меж­ду собой за воз­мож­ность оста­вить потом­ство. Поло­вой отбор при­вел к обра­зо­ва­нию таких харак­тер­ных сам­цо­вых при­зна­ков, как рога, греб­ни, челю­сти, хво­сты и шпо­ры, яркие перья и кож­ные склад­ки.

Все живот­ные боле­ют. Их отно­ше­ния с инфек­ци­ей скла­ды­ва­ют­ся по-раз­но­му. С пато­ге­на­ми мож­но бороть­ся или выра­бо­тать к ним устой­чи­вость, но всё это тре­бу­ет рабо­ты иммун­ной систе­мы, то есть заби­ра­ет энер­гию, кото­рая мог­ла бы пой­ти на дру­гие физио­ло­ги­че­ские дей­ствия, напри­мер на рост и раз­мно­же­ние. А если болезнь сокра­ща­ет жизнь, ущерб, нано­си­мый этим виду, мож­но ком­пен­си­ро­вать опять-таки уси­лен­ным раз­мно­же­ни­ем в остав­ши­е­ся дни.

В 2015 году в Орен­бург­ском запо­вед­ни­ке стар­то­ва­ла Про­грам­ма созда­ния полу­воль­ной попу­ля­ции лоша­ди Прже­валь­ско­го в есте­ствен­ной при­род­ной сре­де оби­та­ния. Это часть гло­баль­ной стра­те­гии по сохра­не­нию вида, заклю­чи­тель­ным эта­пом кото­рой явля­ет­ся реин­тро­дук­ция или воз­вра­ще­ние дикой лоша­ди в при­ро­ду.

У каж­до­го домаш­не­го живот­но­го име­ет­ся дикий пре­док, от кото­ро­го оно отли­ча­ет­ся в первую оче­редь повы­шен­ной соци­аль­но­стью, изме­не­ни­ем рабо­ты эндо­крин­ной и мета­бо­ли­че­ской систем и сро­ков раз­мно­же­ния. Соглас­но клас­си­че­ским пред­став­ле­ни­ям, домаш­ние фор­мы воз­ник­ли в резуль­та­те репро­дук­тив­ной изо­ля­ции от диких роди­чей и целе­на­прав­лен­но­го отбо­ра. Одна­ко пол­ное раз­де­ле­ние меж­ду дики­ми и домаш­ни­ми попу­ля­ци­я­ми про­изо­шло отно­си­тель­но позд­но.

У мно­гих видов жизнь сам­цов — поеди­нок, награ­дой в кото­ром ста­но­вит­ся доми­нант­ный ста­тус, обла­да­ние кор­мо­вы­ми ресур­са­ми и сам­ка­ми. В тур­ни­рах побеж­да­ет силь­ней­ший и круп­ней­ший, поэто­му боль­шой раз­мер тела дол­жен обес­пе­чи­вать сам­цу репро­дук­тив­ный успех. Одна­ко у жуков Nicrophorus vespilloides (чер­но­усых могиль­щи­ков) это пра­ви­ло не рабо­та­ет.

В 1995 году аква­ри­уми­сты Гер­ма­нии обна­ру­жи­ли новую фор­му раков, кото­рые раз­мно­жа­лись исклю­чи­тель­но партеногенетически1. За яркую пят­ни­стую окрас­ку пан­ци­ря их назва­ли мра­мор­ны­ми рака­ми. Новые оби­та­те­ли аква­ри­умов появи­лись в зоо­ма­га­зи­нах все­го мира, а затем попа­ли и в откры­тые водо­е­мы. При­бли­зи­тель­но в 2003 году в Цен­траль­ной Евро­пе и на Мада­га­ска­ре были заме­че­ны дикие попу­ля­ции мра­мор­ных раков…

Пуб­ли­ку­ем сте­но­грам­му выступ­ле­ния М.Ю.Ковальчука в Сове­те Феде­ра­ции 30 сен­тяб­ря 2015 года. Видео­за­пись: http://council.gov.ru/press-center/video/44107/

Вся­кий самец в пери­од раз­мно­же­ния вынуж­ден при­ни­мать в рас­чет сопер­ни­ков. Маля­рий­ные кома­ры Anopheles gambiae выра­бо­та­ли уди­ви­тель­ное брач­ное при­спо­соб­ле­ние, бла­го­да­ря кото­ро­му сам­ки после спа­ри­ва­ния теря­ют инте­рес к дру­гим сам­цам и физи­че­скую воз­мож­ность повтор­но­го опло­до­тво­ре­ния.

Неко­то­рые муж­чи­ны сты­дят­ся раз­ме­ров сво­е­го пени­са, хотя име­ют гени­та­лии нор­маль­но­го раз­ме­ра. Это серьез­ная про­бле­ма, кото­рая меша­ет им спо­кой­но жить и общать­ся. Пси­хо­ло­ги назы­ва­ют чрез­мер­ные тре­во­ги муж­чин по это­му пово­ду син­дро­мом малень­ко­го пени­са…

Зада­ча спер­ма­то­зо­и­да про­ста: обо­гнать кон­ку­рен­тов и опло­до­тво­рить. Но быва­ют обсто­я­тель­ства, когда успех в оди­ноч­ку недо­сти­жим, и при­хо­дит­ся, поза­быв о сопер­ни­че­стве, сотруд­ни­чать ради дости­же­ния общей цели…

Защи­щая чело­ве­ка от болез­ней и инфек­ций, при­ро­да вло­жи­ла в него отвра­ще­ние к гря­зи, раз­лич­ным выде­ле­ни­ям орга­низ­ма и тес­ным телес­ным кон­так­там. А раз­мно­жать­ся-то надо! И люди как-то умуд­ря­ют­ся это делать, не толь­ко не испы­ты­вая отвра­ще­ния, но и нахо­дя порой удо­воль­ствие в заня­ти­ях сек­сом.

У каж­до­го вида мле­ко­пи­та­ю­щих свои брач­ные обы­чаи. Одни обра­зу­ют посто­ян­ные пары на дол­гий срок или на всю жизнь, дру­гим свой­ствен­ны мно­же­ствен­ные крат­ко­вре­мен­ные свя­зи. Чело­век сре­ди мле­ко­пи­та­ю­щих — исклю­че­ние, сре­ди Homo sapiens мож­но встре­тить и одно­лю­бов, и силь­но поли­гам­ных осо­бей.

Дав­ным-дав­но, еще в палео­зое, в оке­ане пла­ва­ли пла­ко­дер­мы (Placodermi), при­над­ле­жав­шие к чис­лу пер­вых челюст­но­ро­тых, то есть позво­ноч­ных, име­ю­щих челю­сти. Их еще назы­ва­ют пан­цир­ны­ми рыба­ми. Дол­гое вре­мя счи­та­лось, что эти рыбы пол­но­стью вымер­ли в кон­це дево­на…

Нико­гда позво­ноч­ные не заво­е­ва­ли бы сушу, если бы не смог­ли на ней раз­мно­жать­ся… Про­ис­хож­де­ние наруж­ных поло­вых орга­нов иссле­до­ва­но гораз­до хуже, чем появ­ле­ние конеч­но­стей. Лапы раз­ви­лись из плав­ни­ков, а гени­та­лии отку­да?

Мно­же­ство опас­но­стей под­сте­ре­га­ет дете­ны­шей мле­ко­пи­та­ю­щих: голод, болез­ни, хищ­ни­ки. Но самую серьез­ную угро­зу во мно­гих слу­ча­ях пред­став­ля­ют взрос­лые сам­цы сво­е­го же вида. Они без коле­ба­ния уби­ва­ют чужое потом­ство, что­бы зачать свое…

В изощ­рен­ных спо­со­бах погу­бить парт­нер­шу нема­ло пре­успе­ли кро­шеч­ные круг­лые чер­ви, поч­вен­ные нема­то­ды Caenorhabditis elegans. Стро­го гово­ря, самок у них нет, а есть гер­ма­фро­ди­ты и сам­цы, коли­че­ство кото­рых обыч­но не пре­вы­ша­ет 0,1% чис­лен­но­сти попу­ля­ции.

Одна из про­блем, кото­рую так или ина­че реша­ют все живот­ные, — достав­ка спер­мы к яйце­клет­кам. Зна­ко­мый нам спо­соб — рас­про­стра­нен­ный, но не един­ствен­ный, ска­жем, боль­шин­ство птиц утра­ти­ли фал­ло­сы, ось­ми­ног засо­вы­ва­ет спер­ма­то­фор в ман­тий­ную полость сам­ки щупаль­цем, при­чем все­гда одни и тем же, а сам­цы кол­лем­бол про­сто рас­кла­ды­ва­ют спер­ма­то­фо­ры на зем­ле в надеж­де, что на них наткнет­ся сам­ка. Но до сих пор наблю­да­лась зако­но­мер­ность — если в раз­мно­же­нии участ­ву­ют спе­ци­аль­ные орга­ны, то у сам­ца они явля­ют­ся отрост­ком, а у сам­ки — углуб­ле­ни­ем. Меж­ду тем, сам­цы живо­ро­дя­щих рыб (таких, как аква­ри­ум­ные гуп­пи и мече­нос­цы), для кото­рых обыч­ное для рыб опрыс­ки­ва­ние спер­мой икры не может рабо­тать, при­об­ре­ли спе­ци­аль­ный орган, гоно­по­дий — пре­об­ра­зо­ван­ный аналь­ный плав­ник. Более того, если сам­ка мече­нос­ца меня­ет пол и ста­но­вит­ся сам­цом (так быва­ет, если в аква­ри­уме содер­жат­ся толь­ко сам­ки), пре­вра­ще­ние плав­ни­ка в гоно­по­дий мож­но наблю­дать «в реаль­ном вре­ме­ни».

Доку­мен­таль­но-игро­вой фильм «Пле­сень», кото­рый с изряд­ной пом­пой анон­си­ро­вал «Пер­вый канал», потра­тив­ший на его созда­ние нема­ло средств, был пока­зан в вечер­ний вос­крес­ный прайм-тайм 1 фев­ра­ля и при­влек небы­ва­ло боль­шую зри­тель­скую ауди­то­рию. Науч­ных жур­на­ли­стов и уче­ных-био­ло­гов, конеч­но, изряд­но насто­ра­жи­вал тот факт, что новый фильм дела­ла та же коман­да, что и скан­даль­ную «Вели­кую тай­ну воды», полу­чив­шую пре­мию ТЭФИ и при этом став­шую сино­ни­мом псев­до­на­уч­но­го кино. Мы попро­си­ли дать оцен­ку ново­му филь­му Алек­сея Куп­ри­я­но­ва, кан­ди­да­та био­ло­ги­че­ских наук, рабо­та­ю­ще­го в Санкт-Петер­бург­ском фили­а­ле ГУ ВШЭ. Его ста­тья печа­та­ет­ся в автор­ском сокра­ще­нии, а раз­вер­ну­тая вер­сия пуб­ли­ку­ет­ся на «Полит.ру».

Как сооб­ща­ет агент­ство Reuters, иссле­до­ва­те­ли под руко­вод­ством Мэри Дро­узер (Mary Droser) из уни­вер­си­те­та Кали­фор­нии в Ривер­сай­де (University of California Riverside) обна­ру­жи­ли новый вид иско­па­е­мых орга­низ­мов, жив­ших 540 мил­ли­о­нов лет назад.