Женщина. Эволюционный взгляд на то, как и почему появилась женская форма - Дина Эмера Страница 11

Хотя DSD выявили больше различий в половом развитии человека, чем было известно ранее, эти различия меркнут по сравнению с поразительным разнообразием механизмов определения пола, обнаруженных в природе (как между видами, так и внутри них). Количество способов, которыми половые организмы становятся женскими и/или мужскими, сбивает с толку. Просто взглянув на рыб, которые особенно гибки в своих стратегиях определения пола, вы обнаружите виды с хромосомами XY, как и у нас (например, у самок кумжи – XX, у самцов – XY), и виды с хромосомами ZW (у самок угрей ZW, у самцов – ZZ)[29]. Поскольку обнаружены виды с разными наборами хромосом – XY или ZW – получается, что половые хромосомы этих видов развивались независимо (более того, у радужной форели другая пара хромосом XY, чем у близкородственной ей кумжи, и хромосомы XY у обоих видов форели отличаются от наших XY-хромосом, имевших независимое эволюционное происхождение). Есть виды, которые переходят между системами XY и ZW и используют оба механизма одновременно (синяя тилапия). Есть те, кто определяют пол генетически, но не имеют явных половых хромосом. Виды, у которых пол зависит от температуры или других факторов окружающей среды – наличия еды или гнезда. Встречаются виды, которые вообще обходятся без самцов, а самки размножаются при помощи странного явления – партеногенеза, при котором яйцеклетки могут нормально развиваться без оплодотворения спермой. А еще есть гермафродиты. В последнем разделе мы говорили о развитии гермафродитов в разнополых существ, но в более поздние времена эволюции произошло обратное – отдельные виды снова стали гермафродитами. У некоторых рыб особи рождаются самцами, а затем меняют пол на женский (как рыба-клоун, упомянутая ранее); некоторые рождаются самками и меняют пол на мужской (синеголовый губан); некоторые производят яйца и сперму одновременно (бычок с синей полосой). Мой любимый гермафродит – меловой окунь, моногамная рыба, которая несколько раз в день переключается между самцом и самкой! А партнер мелового окуня подстраивается и делает обратное. Вот такой у них восхитительный праздник любви с постоянно меняющимися ролями!

И это только рыбы. Если уменьшить масштаб и посмотреть на все организмы, размножающиеся половым путем, включая насекомых, рептилий и растения, разнообразие стратегий определения пола просто ошеломляет. Вспомните медоносных пчел, о которых мы говорили во введении. У пчел, муравьев и ос самцы развиваются из неоплодотворенных яиц, а самки – из оплодотворенных, так самцы получают лишь половину генетического кода самок и матери контролируют пол своего потомства, и это еще одна стратегия определения пола. Как только яйцеклетки и сперматозоиды появились в ходе эволюционного развития, организмы начали изобретать пути их производства. Стратегии производства могут меняться в зависимости от экологических условий и/или социальных факторов. У видов, у которых есть разделение на самок и самцов, но которым становится трудно находить половых партнеров, переход к гермафродитизму может стать лучшим эволюционным вариантом. Возможно, есть смысл вообще отказаться от спаривания и вернуться к бесполому размножению. Многие виды используют партеногенез, и это не только рыбы. Для некоторых это единственный способ размножения (например, у саламандр, гекконов и ящериц), тогда как другие переключаются между половым и бесполым размножением, в зависимости от наличия самцов (хорошо изученным примером являются насекомые подёнки, но комодские вараны, тли, водяные блохи и акулы-молоты тоже иногда используют партеногенез для размножения).

Учитывая, насколько естественно и быстро развивается половая детерминация, составить полноценную картину всей истории эволюции полов от их зарождения до наших дней практически невозможно. Но, учитывая такое разнообразие вариантов в разных видах, особенно странно воспринимается консервативность млекопитающих в этих вопросах: все млекопитающие размножаются половым путем, и подавляющее большинство использует одни и те же X- и Y-хромосомы для определения пола. Ни у одного вида млекопитающих не развился партеногенез, гермафродитизм, другой набор половых хромосом (хотя это еще под вопросом), они не используют особенности окружающей среды для определения пола. У млекопитающих половое размножение и определение пола полностью контролируются X и Y-хромосомами[30].

Такая консервативность млекопитающих – подарок биологам, интересующимся эволюцией половых хромосом, поскольку позволяет проследить историю Х- и Y-хромосом в этой конкретной группе. Сравнивая половые хромосомы всех трех основных подгрупп млекопитающих – однопроходные яйцекладущие (утконос), сумчатые (кенгуру) и плацентарные млекопитающие (большинство млекопитающих)[31] – мы знаем, что наши X и Y произошли от пары хромосом, принадлежавших предку всех плацентарных и сумчатых млекопитающих. Третья и самая ранняя ветвящаяся группа – однопроходные, откладывающие яйца, обладает сложным механизмом определения пола, включающим десять половых хромосом. Вначале наши собственные X и Y были идентичны (как и наши двадцать две пары неполовых хромосом). Но под воздействием ряда событий они стали тем, чем являются сегодня.

Во-первых, Х- и Y-хромосомы появились на свет вместе с геном-переключателем. Напомню, что этот ген называется SRY, и он обнаружен только в Y-хромосоме. SRY очень похож на другой ген SOX3, который находится у нас в Х-хромосоме. Исследования показывают, что SRY – это мутировавший и появившийся в семенниках ребенка SOX3. До этого события определенно был другой механизм определения пола (другими словами, особи делились на самок и самцов), и вы наверняка уже знаете какой.

Во-вторых, Y-хромосома начала собирать гены, специфичные для мужчин. Рядом с человеческим геном SRY расположены гены, которые играют роль в производстве спермы. В ходе эволюции половых хромосом, не только у млекопитающих, но и в любой группе, имеющей половые хромосомы, часто происходит так, что дополнительные гены начинают путешествовать автостопом вместе с главным геном-переключателем. Эти гены либо взяты из других хромосом, либо мутировали в X-хромосоме и отделились в пользу самцов точно так же, как когда-то мутировал главный переключатель.

Затем, когда эти полезные для самцов гены начали накапливаться возле главного переключателя, прекратилось ключевое событие мейоза – рекомбинация. Ранее я упоминала, что мейотическая рекомбинация – смешение кусочков хромосом, унаследованных от родителей, во что-то новое – одно из преимуществ полового размножения. Но поскольку гены на Y-хромосоме начали подхватывать другие гены, специфичные для мужчин, рекомбинация в области их соединения прекратилась – хромосомы X и Y не могли правильно спариться во время мейоза.

Затем Y-хромосома начала уменьшаться. Х-хромосома человека содержит около тысячи генов, а короткая Y-хромосома – всего лишь десятки. Это может вас удивить, ведь мы только что обсуждали, что Y-хромосома добавила в себя гены, специфичные для мужчин. Так как же она стала такой маленькой? Одним из