Роберт Мартин - Как мы делаем это. Эволюция и будущее репродуктивного поведения человека
Таким образом, результаты измерений средней части сперматозоидов в целом соответствуют результатам сравнительного анализа размеров семенников (яичек). Но между этими результатами есть и существенные расхождения. Например, у серых мышиных лемуров семенники довольно крупные, примерно как у тех приматов, которые живут многосамцовыми группами, а средняя часть сперматозоидов довольно маленькая, укладывающаяся в диапазон значений, характерных для приматов, живущих группами с одним самцом. У горилл, в свою очередь, семенники исключительно маленькие даже по сравнению с другими видами, для которых характерны группы с одним самцом, в то время как средняя часть сперматозоида одна из самых больших среди приматов, образующих гаремы. Ясно, что размеры семенников и размеры средней части сперматозоидов могут в какой-то степени меняться независимо. Тем не менее данные по человеку вполне однозначны: яички у мужчин сравнительно небольшие, а средняя часть сперматозоидов очень маленькая – одна из самых маленьких, известных среди приматов. У нас нет абсолютно никаких данных, которые указывали бы на то, что яички человека приспособлены к ситуациям с выраженной конкуренцией между сперматозоидами. Хотя условия окружающей среды и могут влиять на размеры семенников (яичек), они не сказываются на размерах сперматозоидов, которые у человека довольно постоянны и, по-видимому, строго определяются генами. Таким образом, средняя часть сперматозоидов дает нам одно из самых надежных свидетельств, по которым можно судить о том, к какой системе половых связей человек приспособлен эволюцией.
Другие данные, свидетельствующие о неприспособленности человека к конкуренции сперматозоидов, касаются процессов, происходящих в женских половых путях. У некоторых приматов и других млекопитающих после спаривания во влагалище самки образуется пробка. Один из самых известных примеров касается макак-резусов. Среди человекообразных обезьян твердая пробка образуется только у шимпанзе. У орангутанов после эякуляции наблюдается слабое свертывание спермы, но настоящей пробки не образуется. Одно из правдоподобных объяснений возникновения таких пробок состоит в том, что они препятствуют последующему осеменению самки другим самцом. Стив Джонс в своей книге «Y: происхождение мужчин» (Y: The Descent of Men) образно назвал это «конкурентным закупориванием». У человека, хотя сперма и превращается в плотную массу почти сразу после эякуляции, затем она в течение 15 минут разжижается и не образует пробки. Эти данные тоже указывают на то, что по своей биологической природе человек не приспособлен к конкуренции сперматозоидов разных мужчин за оплодотворение яйцеклетки.
Представление о том, что приматы со сравнительно крупными семенниками, такие как резусы и шимпанзе, имеют особые приспособления к образованию во влагалище пробки, теперь получило серьезное подтверждение по результатам секвенирования генов. Главные белки, содержащиеся в эякуляте приматов и вырабатываемые семенными пузырьками – две разновидности семеногелина, – непосредственно задействованы в свертывании спермы. Генетики Майкл Дженсен-Симан и Вэнь-Сюн Ли изучали эволюцию двух генов семеногелина, имеющихся как у человекообразных обезьян, так и у человека, и обнаружили, что наши гены сравнительно слабо изменились по сравнению с предполагаемым предковым состоянием. Но у обыкновенных шимпанзе один из этих двух генов почти вдвое увеличился в длину. У горилл оба гена семеногелина, напротив, демонстрируют признаки дегенерации. Эти открытия заставляют предположить, что промискуитет, характерный для шимпанзе, вторичен и не был свойствен общему предку горилл, шимпанзе и человека. Данное предположение подтверждается тем фактом, что длина гена семеногелина у карликовых шимпанзе увеличилась не так сильно, как у обыкновенных.
Результаты дальнейших исследований, посвященных скорости эволюции второго гена семеногелина, указывают на то, что у приматов, живших многосамцовыми группами, этот ген эволюционировал быстрее, чем у приматов, группы которых включали только одного взрослого самца. Другие исследования показали, что в целом на белки спермы приматов действовал сильный положительный отбор. В одной работе 2005 года было проведено сравнение тысяч генов таких белков у человека и шимпанзе и было показано, что не только два гена семеногелина, но и семь других генов демонстрируют явные признаки положительного отбора. В той же работе эти девять генов человека и шимпанзе сравнивались с соответствующими им генами дюжины других приматов, среди которых были обезьяны как Старого, так и Нового Света. Явные признаки положительного отбора выявлены у резусов и павианов, а у горилл и гиббонов, у которых самка обычно спаривается только с одним самцом, были обнаружены новые свидетельства дегенерации генов.
Итак, множество признаков (от размеров яичек до параметров сперматозоидов и генов, определяющих состав спермы) свидетельствуют о том, что человек не приспособлен эволюцией к ярко выраженной конкуренции сперматозоидов. Судя по всем этим данным, похоже, что наш вид по своей биологической природе приспособлен жить группами, в которых каждая женщина состоит в связи только с одним мужчиной, хотя и известны некоторые факты, указывающие на то, что на каком-то этапе нашей эволюции между мужскими особями все же могла существовать некоторая конкуренция за оплодотворение одной и той же партнерши.
Помимо системы половых связей параметры сперматозоидов играют важную роль и в еще одной, совсем другой сфере. Вспомним, что размеры сперматозоидов не зависят от размеров тела. То же самое относится к яйцеклеткам и другим клеткам млекопитающих. Общее правило состоит в том, что у крупных млекопитающих клеток больше, но они не крупнее, чем у мелких. Примечательно, что размеры сперматозоидов и яйцеклеток у весящих около 60 г серых мышиных лемуров такие же, как у людей, которые весят в 1000 раз больше. Еще поразительнее, что размеры этих клеток примерно такие же и у синих китов, которые весят в 3000 раз больше, чем люди. Из этого удивительного факта вытекает одна принципиальная проблема, о которой часто забывают.
Яйцеклетку млекопитающего едва можно разглядеть невооруженным глазом: она сравнима по размерам с точкой, стоящей в конце этого предложения. Сперматозоиды еще меньше и видны только под микроскопом. Объем одной яйцеклетки равен объему 30 000 сперматозоидов, а в одном зернышке черного перца сперматозоидов поместилось бы около 3 млрд. Крошечные размеры сперматозоидов и яйцеклеток означают, что для человека логистическая проблема обеспечения встречи сперматозоида с яйцеклеткой намного сложнее, чем для мышиных лемуров. Человеческим сперматозоидам приходится преодолевать после осеменения расстояние примерно в 10 раз больше, чем сперматозоидам мышиного лемура. Кроме того, им еще нужно отыскать яйцеклетку в яйцеводе, просвет которого в 10 раз больше ее диаметра. Но при этом оказывается, что средняя часть («бензобак») сперматозоида мышиного лемура даже немного крупнее, чем средняя часть человеческого сперматозоида. Что же касается синих китов, то стоящая перед ними логистическая проблема просто поражает воображение. У них сперматозоидам требуется преодолеть расстояние почти в 20 раз больше, чем у человека, и в 200 раз больше, чем у мышиного лемура.
Хотя размеры сперматозоидов и не зависят от размеров тела, в данном случае это нисколько не мешает осмысленному сравнению разных видов млекопитающих. Напротив, это помогает нам разобраться в механизме оплодотворения. Поскольку ни сами сперматозоиды, ни их центральная часть не увеличиваются при увеличении размеров млекопитающего, их путешествие по женским половым путям сопряжено у более крупных млекопитающих с бо́льшими трудностями. В связи с тем, что сперматозоиды более крупных млекопитающих обычно не оборудованы более крупным «бензобаком», на своем пути в сторону яйцеклетки они нуждаются в посторонней помощи. Чем-то им, наверное, могут помочь особенности механизма спаривания, но так или иначе мы неизбежно приходим к выводу, что матка и яйцеводы должны каким-то образом активно способствовать перемещению сперматозоидов, по крайней мере у крупных млекопитающих, то есть в том числе и у человека. Следовательно, у нас точно должны быть какие-то механизмы, обеспечивающие транспортировку сперматозоидов после осеменения. Без посторонней помощи человеческий сперматозоид может плыть со скоростью около 18 см/час. Чтобы преодолеть с такой скоростью расстояние от шейки матки до выхода из яйцевода (если предположить, что топлива окажется достаточно), сперматозоиду требовалось бы не меньше 45 минут. От влагалища, где обычно оказываются сперматозоиды после естественного осеменения, ему потребовалось бы плыть еще дольше. Чтобы представить себе, какой это подвиг, можно отметить, что для сперматозоида расстояние, которое он должен преодолеть, чтобы оплодотворить яйцеклетку, соответствует 7 км для человека. Натренированные пловцы, пересекающие Ла-Манш, преодолевают такое расстояние примерно за полтора часа.
