Чудеса природы. Партеногенез
Соотношение самцов и самок в популяциях различных видов животных часто равняется 1:1, то есть на каждую самку приходится приблизительно один самец. Но иногда соотношение между самками и самцами бывает с преимуществом одного из полов, что связано с какой-то причиной приспосабливаться. Как, например, преобладание самцов над самками в популяции комодского варана является важным фактором, сдерживающим размножение этих рептилий на ограниченной островной территории.
Палочник
Но чаще всего в животном мире встречается количественное преобладание самок над самцами. Существуют виды животных, у которых есть только самки, а самцов нет совсем. Они перешли на девственное размножение, без участия самца.
Партеногенез — это размножение без участия самца.
Размножение без оплодотворения, девственное размножение, или партеногенез, — широко распространенное явление в мире насекомых. Поиски самцов и самок, особенно у мелких насекомых, слабых, плохо ползающих или летающих, требуют времени и не всегда успешны. Выручает партеногенез. Нет почти ни одного отряда насекомых, среди которого не был бы зарегистрирован этот вид размножения. Только у разных насекомых оно практикуется по-разному: у одних крайне редко, в годы катастрофического уменьшения численности, у других — чаще.
Типичными партеногенетиками стали палочники. Видимо, к этому их принудили очень слабая подвижность и малая плодовитость. Многие их виды из года в год размножаются партеногенетически, и самцы среди них, несмотря на усиленные поиски, не найдены. Возможно, мужская половина рода этих видов насекомых навсегда утрачена за ненадобностью. У других — самцы очень редки.
У одного из видов палочников развился гермафродитизм, т.е. у большинства особей преобладают мужские признаки, хотя скрещивания между ними никто не наблюдал. Возможно, когда-нибудь, через многие тысячелетия, у этого вида вторично появятся самцы и он станет размножаться обычным путем.
Слоник Otiorrhynchus dibius
Некоторые крошечные осы-орехотворки, вызывающие, как и комарики-галлицы, на растениях образование галлов, по-видимому, размножаются тоже только партеногенетически. По крайней мере, найти самцов у некоторых видов до сего времени никому не удалось, несмотря на настойчивые поиски.
Один индийский палочник 25 лет размножался без самцов в лаборатории без каких-либо следов вырождения. В Новой Зеландии энтомологи воспитывали несколько видов палочников шесть лет, надеясь получить от них самцов, и все же ничего не добились — самки палочников рождали только дочерей.
Партеногенез развился у мелких беззащитных насекомых со слабой способностью к расселению. Он — мера против катастроф, поэтому распространен среди тлей, орехотворок, сеноедов, трипсов и многих других. Он очень редок у насекомых крупных, хорошо летающих, сильных, отлично защищенных от врагов. Его почти нет у жуков, хотя у слоников Otiorrhynchus dibius существуют две расы: размножающиеся с самцами и без них. У этого вида партеногенетические самки не проявляют интереса к самцам, в известной мере сохраняя чистоту этой расы и приверженность к девственному размножению. Возможно, эта раса существует наряду с нормальной на случай катастрофы.
У сеноеда Phyllotarsus picicornis тоже одновременно существуют две расы — партеногенетическая и обоеполая. Попытки скрестить обе расы были безуспешными; самцы не обращали никакого внимания на партеногенетических самок, хотя внешне они ничем не отличались от самок, родившихся обычным путем. Обоеполая раса развивается немного быстрее, но зато самки партеногенетической расы кладут на треть больше яиц. Неоплодотворенные самки обоеполой расы откладывают лишь единичные стерильные яйца.
Жук-сеноед
У одного вида тропических тараканов с Гавайских островов произошло более заметное расхождение рас, размножающихся девственным и половым путем. Они отличаются по мелким признакам строения тела и по образу жизни. Двуполая раса не может развиваться девственным путем. При скрещивании самок девственной расы с самцами двуполой расы плодовитость сильно снижается и от таких родителей рождаются только одни самки.
Частичный партеногенез обнаружен у азиатской саранчи. Но у этого крупного насекомого только 20% неоплодотворенных яиц жизнеспособно, из них рождаются только самки. Потомство такой саранчи быстро погибает, и из него доживает до взрослой стадии только 15%.
Есть еще особая группа насекомых, у которых девственное размножение периодически чередуется с обоеполым, что позволяет им быстрее размножаться. Чередование поколений особенно хорошо выражено у тлей, орехотворок и других мелких насекомых. Обычно весной немногочисленные самки, которым удалось перенести долгую зимовку, приступают к усиленному девственному размножению; только к осени появляются самцы и вид переходит к обычному обоеполому размножению. Существуют и другие комбинации чередования поколения; все они помогают противостоять врагам, обеспечивая быстрое и усиленное размножение.
У рыб и пресмыкающихся девственное размножение встречается как исключение, а амфибии, птицы и звери вообще размножаются только половым путем, с обязательной встречей двух особей.
Радужная форель
Среди костистых рыб обычно являются гермафродитами лишь морские окуни и морские караси. Изредка гермафродиты встречаются среди сельдевых, лососевых, щуковых, карповых и окуневых. При этом у кеты и кефали в гонадах чередуются участки яичников и семенников.
У рыб может происходить смена пола. Например, молодь радужной форели, на ранних стадиях развития имеющая в гонадах массу женских половых клеток, в дальнейшем развивается в самцов.
Смена пола может происходить и у взрослых особей. Известны случаи, когда у зубастых карпов половозрелые, уже ранее нерестившиеся самки вдруг превращались в самцов и становились способными оплодотворять икру. У некоторых рыб в течение жизни перестройка пола наблюдается неоднократно. Возможно и направленное изменение пола: обработанные стероидными гормонами (путем скармливания) самки и самцы радужной форели изменяли пол на противоположный и благополучно нерестились.
Имеются сообщения о гермафродитизме карпа. В одном из таких случаев описано выделение гермафродитом одновременно икры и молок. При этом самооплодотворение сопровождалось значительным отходом икры (развивается лишь около 29% зародышей), тогда как при осеменении спермой гермафродита икры другой самки развивалось 98% икринок.
Еще более удивительно протекает процесс размножения у серебряного карася. У этого вида рыб семейства карповых есть настоящие самцы и настоящие самки. В водоемах Восточной Азии и некоторых прудах Белоруссии в популяциях серебряного карася имеется примерно одинаковое количество самцов и самок, и размножение протекает у них нормально. А вот в Средней Азии, Западной Сибири и Европе самцы встречаются крайне редко, а в некоторых популяциях их нет совсем. Тем не менее и здесь происходит размножение серебряного карася, но уже без участия самцов своего вида.
Серебряный карась
Самки размножаются не путем партеногенеза, а в результате осеменения икры сперматозоидами самцов других близких видов — обыкновенного карася, сазана, линя или карпа, живущих в том же водоеме. Но особенно любопытно то, что после такого скрещивания получаются не настоящие межвидовые гибриды, а все потомство состоит исключительно из самок серебряного карася. Другими словами, чужие самцы, участвующие в размножении серебряного карася, не привносят свой наследственный материал в будущее потомство, т.е. по существу не являются отцами этого потомства.
Сперматозоиды этих самцов, проникая в яйцеклетку, лишь активизируют ее, не принимая никакого участия в формировании организма. Такой тип отклонения от нормального размножения именуется гиногенезом, что в переводе с греческого означает «рождение самок».
Гиногенез встречается и у других рыб. Так, у широко известной аквариумистам рыбки моллиенезии также рождаются чаще всего одни самки, а самцы рождаются лишь в редких случаях, да и то они, как правило, неполноценны в половом отношении. Самки моллиенезий оплодотворяются самцами других видов, в аквариумах чаще всего это бывают самцы гуппи. Но, так же как и в случае с серебряным карасем, при таком «межвидовом размножении» проникновение спермия в яйцеклетку является лишь необходимым условием развития яйцеклетки в зиготу. Однако слияние ядер спермия и яйцеклетки не происходит, и ядро яйцеклетки становится ядром зиготы (ядро спермия генетически инактивируется). В результате в потомстве появляются только самки без внешних признаков тех самцов, которые принимали участие в нересте.
Моллиенезия «далматин»
Партеногенетическое размножение хотя и редко, но встречается в мире рептилий.
У некоторых ящериц, таких как кавказские скальные ящерицы и североамериканские тейиды, вообще нет самцов, популяции этих видов состоят исключительно из самок. А размножение их происходит путем партеногенеза, то есть развитие зародышей происходит из неоплодотворенных яиц. Партеногенетические ящерицы производят на свет одних лишь самок.
Сейчас известно более 30 партеногенетических видов животных.
У большинства из них партеногенез встречается наряду с обычным половым размножением, в котором принимают участие две особи — X самка и самец.
Есть среди рептилий, как редкое исключение, и настоящие гермафродиты, т.е. особи, которые являются одновременно и самкой и самцом. Подобный случай отмечен на небольшом острове Каимада-Гранде, что в Южной Америке. Там была обнаружена змея, получившая название «островной ботропс», у которой, помимо обыкновенных самок и самцов, встречаются обоеполые особи, составляющие большинство популяции. Эти особи самки, у которых наряду с яичниками имеются мужские копулятивные органы и вполне развитые семенники. Такие особи могут в одних случаях выступать в роли самок и выводить потомство, а в других — как самцы, оплодотворять других самок (обычных или гермафродитных). Существование в популяции островного ботропса таких необычных самок является столь эффективным для вида, что потребность в обычных самцах отпала и доля их за последние годы значительно уменьшилась.