Біологія
Біологія

Користь самців пояснили сприянням генетично здоровішій популяції

Конкуренція між самцями допомагає очищувати популяцію від шкідливих генів та водночас не погіршувати її зростання. Так канадські та шведські вчені схильні пояснювати кількість самців у популяціях, більшу ніж потрібно для їх підтримання й зростання. До такого висновку вчених привели досліди на жуках, опубліковані в журналі Evolution Letters.

Спаровування Callosobruchus maculatus. Mareike Koppik

Спаровування Callosobruchus maculatus. Mareike Koppik

Чому це цікаво?

Біологи протягом тривалого часу мізкують над тим, чому більшість еукаріотичних організмів розмножується статево. Насправді величезна кількість видів мільйони років розмножуються нестатево, й не мають із цим проблем. Експерименти показують, що лінія самки, яка просто клонує себе, зростатиме вдвічі швидше, ніж лінії особин, що розмножуються статево. Але що не менш важливо й цікаво, статеве розмноження часто супроводжується народженням половини потомства чоловічої статі. Для самок це, здається, досить невигідно, оскільки самці вкладають відносно мало ресурсів у продукцію потомства. Тим більше незрозуміло, чому самців зазвичай так багато. Один самець теоретично може запліднювати багато жіночих особин, і це наводить на думку, що суттєво менша кількість самців ніж самок теж була б достатньою. Одна з гіпотез пояснює це тим, що зайві самці допомагають краще очищувати популяцію від шкідливих мутацій через сильніший добір серед них, у порівнянні з самками. Перевірити це вирішили вчені з Торонтського та Упсальського університетів.

Як вивчали роль самців?

Свої досліди вчені провели на жуках чотирьохплямистих зерноїдах (Callosobruchus maculatus). Вони вивели в лабораторії 16 генетичних ліній цих тварин, щоб простежити, як різна кількість шкідливих мутацій впливає на здоров'я популяції.

Протягом кількох поколінь науковці схрещували різні лінії між собою, а також проводили інбридинг — близькоспоріднені схрещування в межах однієї лінії. Протягом багатьох поколінь інбридингу в популяціях жуків стали накопичуватися шкідливі мутації. Тому вчені взялися вивчати, як це відбилося на комахах, порівнюючи їх з гетерозисним поколінням, тобто отриманим шляхом схрещування неспоріднених тварин. Воно має високу генетичну різноманітність, тому демонструє кращу виживаність та функціональність.

Який висновок зробили з дослідження?

Результати вказують, що надмірна кількість мутацій в інбредних лініях однаково погано вплинула як на самців, так і на самок. Натомість в генетично різноманітних лініях шкідливі мутації мали значний негативний вплив тільки на самців, а в жіночих особин не проявляли свого впливу на життєздатність. Це означає, що шкідливі мутації можуть ефективніше очищуватися з популяції через добір самців, у яких їхній негативний ефект більше проявляється.

Результати цієї роботи свідчать на користь гіпотези пояснення великої кількості самців, яку початково перевіряли науковці. Суть у тому, що оскільки мутації впливають на пристосованість та життєздатність самців найбільше, то вони можуть швидше відсіюватися з генофонду популяції внаслідок високої конкуренції між самцями за можливість спаровуватися. Наприклад, носій мутації, яка спричиняє певний дефект або хворобу, частіше програватиме в суперництві зі здоровішим самцем, отже, матиме обмежений доступ до спаровування та передачі своїх «не надто хороших» генів. А позаяк один самець може запліднювати багато самок, то нездатність усіх самців дати потомство ніяк не впливає на зростання популяції.

Натомість якби мутації так само проявлялися в самок і серед них діяв би подібний добір, це призвело би до зменшення кількості спроможних до розмноження жіночих особин, які давали б менше потомства. Із часом це призводило би до значного скорочення чисельності популяції або навіть її вимирання. Таким чином більша ніж потрібно кількість самців дає змогу позбуватися шкідливих мутацій, не призводячи до зменшення кількості самок та, як наслідок, даного ним потомства.