Оливия Джадсон - Каждой твари — по паре: Секс ради выживания
В отличие от эволюционных изменений численности сперматозоидов, эволюция их размеров и формы изучена крайне мало. С уверенностью можно сказать лишь то, что сперматозоиды оказываются проще и мельче, если оплодотворение происходит вне тела самки.
Для начала коснемся формы сперматозоидов. Обычно они похожи на головастиков с крупными головами и извивающимися хвостами. Однако у многих видов сперматозоиды заметно отличаются от описанной модели. Популярным эволюционным изобретением стали парные сперматозоиды, передвигающиеся исключительно в тандеме. Таковыми могут похвастаться американские опоссумы, водяные жуки, многоножки, домашние чешуйницы, некоторые морские моллюски. Крюкообразные сперматозоиды — тоже весьма модная штука. Коалы, грызуны, сверчки — у всех у них сперматозоиды оканчиваются крючками. Бессяжечники — мелкие тварюшки, родственные насекомым, — стали первыми в мире игроками в «Алтимат»[2]: их сперматозоиды по форме напоминают диски. У лангустов они похожи на фейерверк в форме «огненного колеса», а у некоторых земляных улиток — на штопор. У термитов сперматозоиды украшены подобием бороды, поскольку насчитывают около сотни хвостов, а у нематод они напоминают амеб и, вместо того чтобы плавать, ползут к цели. И это мы еще не рассматривали сперматофоры — упаковки со спермой, которые многие существа используют для доставки товара по назначению. После необычайно долгого акта любви гигантский осьминог, к примеру, выбрасывает сперматофор, похожий на бомбу длиной больше метра, внутри которой упаковано около 10 миллиардов сперматозоидов, и она взрывается в репродуктивных путях самки.
Поскольку все это многообразие форм развивалось у разных видов независимо, следует задуматься, какую пользу оно несет. К примеру, крючки могли бы помочь головастикам пробираться через репродуктивную систему самки, однако, насколько я знаю, подобного эффекта никто пока не сумел наблюдать. Какова же возможная выгода от иных форм? Здесь ваши догадки будут ничем не хуже моих. Однако, насколько мы знаем, форма сперматозоидов не имеет никакого отношения к женскому распутству. А вот размеры головастиков, возможно, имеют к нему отношение самое прямое. К примеру, у нематод крупные сперматозоиды скорее способны оплодотворить яйцеклетку, поскольку они ползут быстрее мелких, и головастикам соперника труднее оттолкнуть их с пути. Точно так же у корневых клещей — сельскохозяйственных вредителей — самец с крупными сперматозоидами скорее добьется оплодотворения, чем тот, у кого они мельче. Это и в самом деле общее правило: самцы тех видов, у которых самки неразборчивы в половых связях, не только вырабатывают больше спермы, но и производят более крупные сперматозоиды. Увы, оба показателя не могут возрастать бесконечно: в какой-то момент производство крупных сперматозоидов приводит к тому, что их число уменьшается. Поэтому у большинства видов стремление увеличить число мужских половых клеток одерживает верх над желанием сделать их как можно более крупными.
Тем не менее у некоторых видов численность не столь важна по сравнению с необходимостью вырабатывать как можно более крупные сперматозоиды. В Зале славы производителей огромных головастиков мы можем встретить самых разных представителей животного мира. И хотя вы, Drosophila bifurca, — признанный чемпион, в последние годы пальму первенства захватывают жуки-перокрылки, гладыши, остракоды (мелкие рачки, похожие на фасолины с ножками), клещи, австралийские земляные улитки Hedleyella falconeri, украшенные лягушки и самые разные виды плодовых мушек. Говорят, сперматозоиды остракоды способны драться друг с другом, размазывая соперников в лепешку, хотя, насколько я знаю, в лабораторных условиях этой битвы еще никто не наблюдал[3].
Увы, гигантские сперматозоиды имеют фактически лишь одно достоинство: их вид может до смерти удивить зевак. Лично я не знаю, зачем некоторым видам нужны столь огромные половые клетки. Точно можно сказать, что величина сперматозоидов никак не коррелирует с величиной оплодотворяемого ею яйца, как предполагалось ранее. Ученые рассматривают яйцеклетки не так пристально, как сперму (у тех видов, у которых оплодотворение происходит внутри организма самки, сперму просто- напросто легче изучать), однако другие виды плодовых мушек откладывают более крупные яйца, чем вы, при этом мужские половые клетки у них меньше. Еще одно предположение заключается в том, что гигантский сперматозоид — это подарок самке, который помогает ей обеспечить яйца необходимым питанием. Однако у многих видов лишь небольшая часть огромного сперматозоида попадает внутрь яйца, так что это объяснение тоже не кажется мне убедительным. Может ли гигантская мужская половая клетка заблокировать репродуктивные пути самки, сработав в качестве пояса верности? У жуков-перокрылок это возможно: сперматозоид самца практически полностью забивает весь отведенный объем, и для спермы конкурентов там просто не остается места. Но это объяснение не подходит для остракод, самки которых обладают удивительной системой сохранения спермы, которая при этом складируется в укромных закутках, не связанных напрямую с местом производства яиц. Чтобы добраться до яйца и оплодотворить его, сперматозоиду остракоды придется покинуть организм самки и проделать немалый путь по открытому воздуху, добравшись до другого входа. А у вашего ближайшего родственника, Drosophila hydei (длина сперматозоида — 23 мм), самки не только встречаются с разными самцами, но и смешивают их сперму. Таким образом, если за один день у дамы будет несколько любовников, каждый из них станет отцом части ее детишек.
И все же для появления колоссальных размеров сперматозоидов должны быть какие-то причины. В конце концов, если выяснить, какую цену каждому виду приходится платить за производство огромных половых клеток, окажется, что она не так уж и высока. В то время как ваш дальний родственник Drosophila melanogaster (длима сперматозоида —1,91 мм) может совокупляться уже через несколько часов после того, как выберется из кокона, вам приходится ждать как минимум 17 дней — именно столько вам понадобится, чтобы вырастить ваших гигантов. Но это не так уж и много. Если с вами не случится несчастья, вы можете прожить целых шесть месяцев — довольно долгий срок для плодовой мушки, так что подождать потери девственности каких-то 17 дней — не такое уж страшное испытание. У других ваших родственников, Drosophila pachea (длина сперматозоида — 16,53 мм), самцы проводят первую половину своей взрослой жизни, будучи не в состоянии заниматься воспроизводством. Есть у вас и другое утешение: там, где большинству самцов требуется армия из миллионов сперматозоидов, вы вполне сможете обойтись несколькими отборными экземплярами.
***Дорогая доктор Татьяна,
Я — разъяренная плодовая мушка Drosophila melanogaster. Когда я был еще личинкой, мне рассказывали, что сперма ничего не стоит: ее легко производить и легко тратить. Вот я и начал тратить, как только достиг зрелости. Тратил изо всех сил. Но, оказывается, меня обманули: я еще в самом расцвете сил, а запас сперматозоидов уже иссяк, все самки с презрением пролетают мимо. Кого мне винить в моей трагедии?
Иссохший из Лондона
На этот вопрос хорошо бы заставить отвечать нашего старого знакомого Бейтмана. «Сперма ничего не стоит» — это один из его выводов. Но это — всего лишь миф, наверное, самый популярный в мире. И хотя я сочувствую вам, поскольку вас ввели в заблуждение, я не могу не ощущать некоего самодовольного удовлетворения. Надо же, Drosophila melanogaster, подопытный организм Бейтмана, — и вдруг такие проблемы!
Еще раз вкратце повторюсь. Бейтман полагал, что, поскольку один сперматозоид стоит меньше, чем одно яйцо, то факторы, ограничивающие репродукцию, различны для мужских и женских особей. Он утверждал, что самок ограничивает число вырабатываемых ими яйцеклеток, а самцов — лишь количество соблазненных самок. По этой логике предполагается, что сперму можно растрачивать на любые цели практически бесконечно, при этом каждое яйцо имеет хорошие шансы быть оплодотворенным.
Однако это не совсем так. Морские животные — от губок до морских ежей — не занимаются сексом, вместо этого выпуская сперму в воду. Некоторые виды поступают так же и с икрой. Это означает, что у сперматозоидов остается не так уж много времени для встречи с икринками. У многих подобных видов значительная часть икринок так и остается неоплодотворенной. Некоторые из губок при этом выпускают сперму удивительным образом — будто финалисты конкурса на самое убедительное изображение Везувия: они выбрасывают во все стороны огромные мутные облака, и длится это от десяти минут до получаса.
