Волшебная эволюция: читать книгу онлайн полностью и бесплатно

Мне нравится это несогласие между исследователями. Пока нам неизвестно, каким образом в природе возникли брачные ритуалы, и я надеюсь, что это подвигнет будущих биологов попытаться найти ответ на этот вопрос. Разумеется, уже найдены убедительные объяснения многих этапов эволюции, связанных с выбором партнера, и мы знаем, что баланс между выживанием (естественным отбором) и конкуренцией за спаривание (половым отбором) очень важен. Нам также известно, что одним самцам приходится ожесточенно бороться друг с другом за самок, тогда как другие используют все свои ресурсы на то, чтобы самок соблазнить. И все же без ответа остается множество вопросов. Например, вплоть до начала 2000-х годов не проводилось исследований поведения паука-павлина, и до сих пор опубликовано удивительно мало научных статей о них. При этом ученые регулярно открывают все новые виды пауков-павлинов, так что можно быть уверенными, что для исследовательской работы остается безграничный простор.

Глава 8

Измена и детоубийство

Несмотря на напор красавцев ухажеров и зрелищность брачных игр, «супружеская» жизнь животных полна конфликтов и измен. Природа не так романтична, как может показаться на первый взгляд.

После долгих месяцев, проведенных в открытом море, на полуостров Курбе, расположенный на юге Индийского океана, возвращаются странствующие альбатросы. Эти элегантные бело-черные птицы похожи на чаек, но размах их крыльев вдвое больше, чем у крупных морских чаек, и в три-четыре раза больше, чем у озерных. В открытом море они боролись не только с непогодой, но и с одиночеством, ведь все это время они находились вдали от своих постоянных партнеров. Странствующие альбатросы образуют супружеские союзы, которые длятся десятилетиями, и «разводы» у этого вида — большая редкость. Вне брачного сезона альбатросы вынуждены довольствоваться отношениями на расстоянии, а по возвращении на сушу они отмечают воссоединение с партнером романтическим танцем: трясут головой, раскрывают крылья, устремляя клюв в небо. Затем они спариваются, откладывают яйца и по очереди их высиживают. С виду — семейная идиллия.

Однако стоит присмотреться, и иллюзия рушится. Когда в 1980-х годах появилась возможность сравнивать ДНК родителей и детенышей, быстро обнаружилось, что, казалось бы, верные альбатросы на самом деле изменяют своим супругам без зазрения совести. Примерно 10 % птенцов альбатроса — «внебрачные дети», то есть их отцы вовсе не те самцы, с которыми мать танцевала романтический танец воссоединения. Многие самцы странствующего альбатроса растят чужих отпрысков. Неверность распространена и среди многих мелких видов птиц, обитающих на территории Норвегии. Примерно у трети всех птенцов деревенских ласточек и домовых воробьев биологический отец не совпадает с отцом семейства в их гнезде. На самом деле в природе верность одному-единственному партнеру — большая редкость. Полиандрия — спаривание одной самки с разными самцами в течение одного брачного сезона — распространена у 90 % всех популяций животных в мире, в том числе у рыб, млекопитающих, рептилий, амфибий, осьминогов и насекомых.

Несложно понять, почему самцы предпочитают спариваться с разными самками. Самец обладает большим количеством сперматозоидов, а значит, чем больше раз он спарится, тем больше отпрысков произведет на свет. У самок, наоборот, количество актов спаривания не увеличивает численность потомства, но, возможно, улучшает его качество. Если избранник самки — не самый видный самец, она может заполучить гены лучшего самца, спариваясь с ним за спиной «возлюбленного».

Спариваясь с несколькими самцами, самка получает своего рода «страховку» на случай бесплодия ее постоянного партнера, а также может произвести на свет отпрысков, имеющих разный набор генов, от разных отцов, а значит, способных выжить в разных обстоятельствах. Например, у каждого из них на генном уровне будет заложена сопротивляемость к разным болезням.

Эволюционные биологи не выработали общего мнения относительно генетических преимуществ полиандрии для самки: неразгаданной тайной остается не только механизм выбора самкой ярко окрашенных самцов, но и причины ее неверности выбранному партнеру. Судя по всему, у различных видов здесь задействованы различные факторы. Возможно, у некоторых из них измена является своего рода защитой от болезней, тогда как для самок других видов важнее вырастить сыновей, которые будут пользоваться успехом у дам, и именно поэтому они предпочитают спариваться с визуально привлекательными самцами.

Иногда у самок и вовсе не остается выбора. Например, самки кряквы постоянно сталкиваются с принуждением к спариванию, нередко с несколькими самцами одновременно. Случается, в ходе таких потасовок самки тонут.

Агрессия во время спаривания свойственна не только птицам. В известном естественно-научном журнале Nature в 2000 году была опубликована статья исследователей Хелен Краджингтон и Майкла Сайва-Джоти об удручающих последствиях битвы между полами у такого маленького жучка, как зерновка.

Зерновка четырехпятнистая (небольшой черный жук длиной всего в пару миллиметров) считается сельскохозяйственным вредителем во всем мире, поскольку она поедает бобовые культуры. У этого вида не бывает длительных брачных союзов, построенных на верности, и любой самец, спарившись с самкой, знает, что она вскоре спарится с кем-то другим. Ему самому это невыгодно, поскольку он не может быть уверен, что самка произведет на свет именно его потомство. Его сперматозоиды вынуждены конкурировать за отцовство со сперматозоидами другого самца, и нет никакой гарантии, что выиграет именно он. Чтобы увеличить свои шансы на успех, самец зерновки обычно старается продлить процесс спаривания и таким образом сделать как можно больше «ставок» в этой своеобразной лотерее. К тому же он пытается не допустить того, чтобы самка сразу после него спарилась с кем-то еще, а если ему удастся ей помешать, то ни с кем соревноваться и вовсе не придется, и тогда он станет отцом всего приплода. Самка же, напротив, заинтересована в том, чтобы побыстрее найти нового партнера, у которого, возможно, будет лучше генофонд. В случае зерновок ни о какой конструктивной коммуникации во имя мирного разрешения конфликта между противоположными полами говорить не приходится. Самец зерновок пускается во все тяжкие, используя шипы.

Твердые шипы самца выдвигаются наружу во время полового акта и прокалывают самку изнутри. Исследователям удалось задокументировать процесс благодаря следующей уловке: во время спаривания жуков опустили в жидкий азот, они замерзли, так и не разлепившись. Затем с помощью микроскопа ученые сделали подробные снимки: не остается и тени сомнения, что самка от многочисленных шипов получила серьезные увечья.

Разумеется, самка предпочла бы обойтись без подобного насилия. Во время спаривания она сильно колотит самца задними ногами, чтобы он поскорее закончил свое дело. Краджингтон и Сайва-Джоти наблюдали также, что, не имея возможности защищаться при помощи задних ног, самки вынуждены дольше терпеть принуждение со стороны самца и, как следствие, получают больше ранений. Этот эксперимент кажется чудовищным, хотя его объект — всего лишь маленький жучок, которого любой бы мог прихлопнуть не моргнув, но работа исследователей доказала, насколько критично для самки иметь эффективную стратегию самообороны.

Страх перед потенциальной конкуренцией и потерей отцовства приводит к формированию многих диковинных привычек и шаблонов поведения как у крупных животных, так и у мелких. Нередко самцы насекомых прибегают к жестоким формам отношений при спаривании и калечат самок. Некоторые виды клопов (например, лигей пятнистый) в процессе спаривания удерживают самок более суток. Постельный клоп — приверженец травматичного осеменения: он пронзает тело самки, и она вынуждена после этого жить с открытой раной.

Самцы лесной завирушки сильно клюют своих самок очень острым клювом. Самцы айдахского суслика после спаривания загоняют самку в нору и перекрывают выход, чтобы она не могла сбежать на «свидание» с другим.

Обыкновенная подвязочная змея — небольшая полосатая змея, обитающая в Северной и Центральной Америке. Готовая к спариванию самка выделяет феромоны (химические вещества, передающие определенный сигнал), которые привлекают самцов. Если на месте «свидания» оказывается сразу много самцов, они собираются в большие «брачные клубки», при этом каждый самец пытается добраться до самки, находящейся в самом центре этого клубка. Закончивший спаривание счастливец заполняет половое отверстие самки желеобразным веществом, которое затвердевает и не позволяет самке спариваться в течение последующих семидесяти двух часов. Это своего рода пояс верности, и самка оказывает самцу сопротивление, но, судя по всему, это не причиняет ей большого вреда.

Однако избежать конкуренции сперматозоидов самцам удается далеко не всегда. Если гонка неизбежна, самцу остается приложить максимум усилий, чтобы в этой гонке победить. А победить можно только за счет самых эффективных сперматозоидов. Я занималась изучением эволюции спермы птиц на протяжении четырех лет, и в итоге это исследование вылилось в кандидатскую диссертацию.

Маленькие птички постоянно изменяют своим партнерам. Именно поэтому в их среде столь высока конкуренция сперматозоидов и так важно качество спермы. Разумеется, некоторые виды, такие как оляпка, более или менее моногамны, другие же, например деревенская американская ласточка, в значительной степени склонны к неверности. Но только лучшие самцы способны оплодотворить яйцеклетки и передать свои гены следующему поколению. Это означает, что эволюция, в ходе которой появляются оптимальные по своим характеристикам сперматозоиды, идет очень быстро. Значение имеет их скорость (быстрые сперматозоиды, как правило, успевают оплодотворить больше яйцеклеток) и длина, о чем свидетельствуют результаты исследований. Виды, существующие в условиях острой конкуренции, отличаются длинными сперматозоидами, тогда как склонные к моногамии виды — более короткими.

Безусловно, дело не только в длине. У птиц сперматозоиды отличаются винтообразным строением, они похожи на маленькие ледобуры с длинным хвостиком. У таких видов, как зяблик и варакушка, головка сперматозоидов имеет ярко выраженную винтообразную форму, с очерченной спиралевидной «насечкой», в то время как у других, например у оляпки, спермии прямые, без «насечки», почти как гвоздь. Биологи уже более столетия назад знали о существовании вариаций винтообразных сперматозоидов, однако они не понимали, что скрывается за этим разнообразием. Мне захотелось это выяснить.

Четыре года исследований подвели меня к выводу о том, что винтообразные сперматозоиды быстрее передвигаются. Крошечным спермиям непросто добраться до цели, ведь они плавают в довольно плотной жидкости. Поэтому эффективнее прокладывать себе дорогу подобно винту, вкручивающемуся в стену. Чем выше обороты, тем стремительнее продвигаешься вперед. Скорее всего, именно этим можно объяснить форму сперматозоидов у некоторых птиц: винтообразная «насечка» позволяет им быстрее пробираться через жидкую среду в организме самки и таким образом обходить конкурентов.

Но если иметь винтообразное строение так выгодно, почему тогда у птиц существуют и прямые сперматозоиды? И почему у людей мужские половые клетки округлые? Мне удалось выяснить, что у тех видов птиц, которые отличаются винтообразными спермиями, также имеется множество ненормальных клеток, так или иначе поврежденных. Создается впечатление, что винтообразные сперматозоиды более подвержены разрушению, и птицам приходится «выбирать» между шустрыми, но хрупкими «винтами» и медленными, но прочными «гвоздями». Отчего же разные виды пошли по различным путям развития? Точного ответа на этот вопрос пока нет. Лично я предполагаю, что причина кроется в физиологии самок. Возможно, у самок некоторых видов половая среда более густая, и в таком случае самцам выгоднее иметь быстрые винтообразные спермии. Но нам практически ничего не известно о среде в половых органах самок птиц, так что все сказанное выше — чистая спекуляция, и необходимы дальнейшие исследования.

Неверность — это скорее правило, чем исключение. Крайне затруднительно объяснить причину измен у одних видов, но и сложно понять, почему другие виды склонны к моногамии. Что способствует верности выбранному партнеру? Судя по всему, один фактор играет ведущую роль — это забота о потомстве. У лебедей-кликунов (они более или менее склонны к сексуальной моногамии) в высиживании яиц и кормлении птенцов активно участвует отец, и родители рассчитывают на помощь друг друга. Если самец заподозрит измену и усомнится в собственном отцовстве, он, вероятно, будет с меньшим рвением ухаживать за птенцами, а значит, самке выгоднее быть ему верной.

Даже когда у самки появляется альтернативный вариант, с ним возникает и риск ухода партнера. Как следствие, самка делает выбор в пользу верности. Ведь если отец не будет участвовать в воспитании потомства, ей придется справляться со всем самой и, возможно, у нее не хватит сил, чтобы вырастить всех. Это довольно мрачная перспектива для самки лебедя. Для других видов конфликты, связанные с признанием потомства, могут привести к еще более тяжелым последствиям.

В саванне Серенгети день утопает в кроваво-красном закате, на равнину спускается тьма. Львицы готовятся к охоте. Они голодны, а на водопое как раз собрались антилопы. Под покровом ночи жертва беззащитна. У большинства львиц есть детеныши, одна из них спрятала своих львят в зарослях в надежде защитить их от посторонних взглядов, пока сама она на охоте. Она вынуждена передать опеку над ними львам, которые обыкновенно не охотятся, но ей известно, что самцы стареют и на их прайд могут напасть в любой момент. И все же у нее нет выбора — ей нужно добыть пищу, иначе детеныши погибнут от голода. Поэтому она оставляет их и направляется к водопою.

Тишина. Раздается только стрекотание в высокой траве. Львята спят. Львы в полудреме, иногда лениво поглядывают вокруг. Неожиданно совсем рядом раздается грозный львиный рык. Львята просыпаются, львы вмиг готовы к бою. В темноте вырисовываются тени и вдруг превращаются в пять больших львов. Их цель — захватить прайд и стать его новыми вожаками. Они переходят в нападение. В ход идут зубы и когти, проливается кровь. У престарелых и слабых львов нет ни малейшего шанса дать отпор молодым и сильным захватчикам. Вскоре старая гвардия изгнана, воцаряются новые правители.

Львицы услышали шум и уже направляются назад. Мать маленьких львят мчится сквозь траву, через ручьи, мимо испуганного стада зебр. Она должна добраться до детенышей, пока не слишком поздно, ведь на кону жизнь ее потомства.

Тем временем малыши сбиваются в кучу и пытаются спрятаться, но тяжелые лапы ступают все ближе. Новоиспеченные короли идут за своими трофеями. Самый крупный из самцов учуял детенышей и направляется к кустам. Пощады не будет. Он хватает одного и швыряет его оземь, перекусывает второго, расправляется с третьим. Затем лев укладывается неподалеку от места бойни и принимается за трапезу. Когда появляется мать, уже слишком поздно. Все ее детеныши жестоко убиты.

Почему львы уничтожают львят? Разве плохо иметь большой и сильный прайд? Чтобы понять поведение львов, нужно сперва разобраться в устройстве их социума. Львы живут стаями, однако это вовсе не означает, что молодой лев наследует роль доминирующего самца (или альфа-самца), как в мультфильме «Король лев», — сказка есть сказка. Дочери-львицы, как правило, остаются в стае своей матери, тогда как сыновей изгоняют еще в юности, и они редко возвращаются в отчий прайд. Юные львы находят компаньонов среди своих братьев и кузенов, а повзрослев и окрепнув, молодые львы находят себе новую стаю, которую атакуют в надежде выжить стариков и завоевать власть. Такие захваты происходят в каждом прайде регулярно, так что львы остаются «королями», разделяя «трон» со своими братьями и кузенами, лишь на протяжении нескольких лет.

Львята в стае представляют для вновь воцарившихся львов проблему. У львиц в прайде обычно есть детеныши от прежних самцов, и зачастую эти львята слишком малы, значит, они еще долго будут отнимать значительную часть ресурсов матери. И, возможно, самое главное: пока львицы выкармливают маленьких львят, они не будут готовы к спариванию, а значит, у новых самцов не будет возможности обзавестись собственным потомством, пока они не избавятся от юных конкурентов. Чем младше детеныши, тем больше сил и времени они отнимают у матери, поэтому самые маленькие из них находятся в зоне максимального риска. В течение полугода с момента прихода новой власти в прайде погибает свыше 90 % всех львят в возрасте до девяти месяцев.

Сложно доказать, что все погибшие детеныши становятся жертвами вновь пришедших самцов, поскольку большая часть активности львов происходит ночью. Людям периодически удается документировать случаи целенаправленного детоубийства среди львов, однако детеныши погибают еще и потому, что измученная бесконечными стычками и голодом львица оставляет их, пытаясь найти себе пропитание и выжить. В любом случае с приходом новых самцов львята оказываются в серьезной опасности. Безусловно, это совсем не в интересах львиц, которые уже успели вложить в потомство много сил и времени, и им совсем не хочется начинать все с нуля. Они отчаянно пытаются защитить своих отпрысков, но обычно безуспешно. Однако главная угроза состоит в том, что эти львята не приходятся родней новым самцам.