Биология развития знает множество способов передать свои гены по наследству. Для этого не всегда нужно смешивать их с генами другой особи. Такой способ размножения называют партеногенезом. Частный его случай — гиногенез, дробление яйцеклетки без участия генов сперматозоида. Он встречается, например, у некоторых рыб и земноводных. Они используют сперму других видов, чтобы запустить деление, не принимая при этом чужие гены. Круглые черви Mesorhabditis belari пошли другим путем: в их популяции есть примерно 9% самцов, которые нужны только для того, чтобы подтолкнуть эмбрионы к развитию или же произвести новых самцов. В женский генофонд они никакого вклада не вносят.
Международная группа ученых проследила за жизнью кланов круглых червей, чтобы разобраться в том, откуда берутся 9% самцов и почему цифра именно такая. Сначала они рассмотрели эмбрионы сразу после оплодотворения и заметили, что те бывают двух типов: гиногенетические, в которых хромосомы остаются скрученными и в делении не участвуют, и амфимиктические — в них смешаны гены самцов и самок. Из первых получаются только самки, из вторых — только самцы. Сравнив геномы самцов и самок, исследователи заключили, что пол определяется парой хромосом, как у человека: ХХ — самки, XY — самцы.
Следующий вопрос, на которым им предстояло ответить, — почему из оплодотворенных по-настоящему яйцеклеток развиваются только самцы? Что происходит со сперматозоидами, несущими Х-хромосому? Судя по всему, большинство из них не могут оплодотворить яйцеклетку. При этом Y-сперматозоиды проникают в нее почти всегда, но раскручивают свою ДНК лишь в 9% случаев. Исследователи полагают, что такая несправедливость может быть расплатой за древнюю «борьбу полов»: вероятно, Y-хромосома когда-то стремилась стать успешнее, чем Х-хромосома, чтобы чаще передаваться по наследству. И ей это удалось. Только теперь она служит лишь для того, чтобы механически подталкивать яйцеклетку.
Читайте также: Коловратки и 60 миллионов лет без секса. История о фантастических тварях и том, чему они могут нас научить
Далее ученые пытались выяснить, почему самцов остается именно 9%. С одной стороны, на их производство самка тратит достаточно много ресурсов, особенно учитывая то, что гены самцов не передаются ее дочерям. С другой стороны, без них невозможно размножение. С третьей стороны, рожать их будет невыгодно, если они потом будут оплодотворять неродственных им самок с другими генами.
Получается, что оптимальная стратегия для самцов — скрещиваться с их собственными сестрами, тем самых продвигая их общие гены в следующее поколение. Исходя из этого предположения, авторы работы построили математическую модель, в которой соотношение полов зависит от степени «расползания» самцов по соседним «семьям».
Оказалось, что если 90% самцов уходят в другие семьи, то гены быстро «вымирают». При этом если «дома» останутся всего 50%, которые будут оплодотворять своих сестер, то этого количества достаточно, чтобы популяция оставалась стабильной. Если принять, что самец поставляет в среднем 1000 сперматозоидов за свою жизнь, а уходит из семьи каждый второй, то необходимая доля самцов в популяции оказывается как раз 9%. Таким образом, несмотря на сложную стратегию размножения, круглые черви Mesorhabditis belari смогли стабилизировать свою популяцию, тщательно отрегулировав количество самцов.
Полина Лосева