Він, вона, воно

Австралійські біологи попередили, що через 80 років гаттерії – стародавні пресмики, які жили ще за годин динозаврів, – можуть зникнути, оскільки при підвищенні температури всі, що народжуються особини будуть самцями. Такий незвичайний спосіб визначення статті, насправді, є досить типовим для тваринного світу. Більш того, поділ на самців і самок у природі відбувається і більш екзотичними методами.

Перш ніж говорити про те, як відбувається визначення статті у тварин, необхідно визначити сам термін “стати”. Стати – це сукупність морфологічних, фізіологічних, біохімічних та інших особливостей організму, що забезпечують статеве розмноження, під яким ми будемо розуміти запліднення, тобто злиття чоловічих і жіночих статевих клітин (гамет) у зиготу, з якої розвивається новий організм.

Звичайно

У людини стати залежить тільки від хромосом – щільно упакованих молекул ДНК. Хромосоми приносять у майбутню зиготу гамети: сперматозоїд з боку батька та яйцеклітина з боку матері. Чоловік або жінка виростає з зиготи і залежить не від усіх хромосом, а тільки від полових. У людини статеві хромосоми отримали назву X (жіноча хромосома) та Y (чоловіча). Поєднання двох X-хромосом визначає жіночу стать. Чоловіки несуть у своїх клітинах одну X та одну Y-хромосому.

Цей спосіб визначення статті отримав назву хромосомного. Він характерний для багатьох тварин, але далеко не у всіх жінок визначається визначенням однакових хромосом, а чоловічий – різних. Аналогічна з людиною схема працює у деяких насекомих, риб та плазунів. Щоправда, ті ж насекомі, риби та рептилії (але інші) визначають жіночу і чоловічу стати наоборот. Ще один варіант: самки/самці несуть дві однакові хромосоми, а самці/самці – ту саму хромосому, але в одні. Так визначається стати, наприклад, у водяного клопа, деяких метеликів та круглих червів.

Існують ще кілька можливих комбінацій, але для ілюстрації тези про те, що хромосомна детермінація статті може бути реалізована різними шляхами, прикладів, здається, достатньо. Слід зазначити, що для забезпечення формування тих самих “морфологічних, фізіологічних і біохімічних особливостей організму” в кожному з варіантів працюють відмінні від інших генетичні механізми.

Незвично

У пошуках оптимального варіанту природа розробляла принципово інші способи визначення статті. Для того щоб забезпечити максимальну пристосованість організму до умов існування, вона вирішила взяти безпосередню долю у виборі між самцями та самками. Наприклад, у згадуваних вище гаттерій при температурі нижче 22,1 градуса за Цельсієм з яєць вилуплюються самки, а при температурі від 22,2 градуси і вище різко зростає ймовірність появи самців. У червоновухих черепах, навпаки, з підвищенням температури число самців падає.

“Статева залежність” у грифових черепах і алігаторів має більш складний характер. За мінімальної температури, яку витримують яйця цих тварин, у них розвиваються переважно самки. З підвищенням температури зростає і кількість самців. Однак крива зростання їх чисельності має максимум. Тобто, із збільшенням температури число самців у популяції спочатку зростає, а потім знову починає знижуватися.

Яким чином температура впливає на стати ембріона? Визначальну роль тут відіграє баланс полових гормонів. Під час формування організму за розвиток ознак статі відповідають статеві гормони. У багатьох організмів жіночі гормони є похідними чоловічими. За перетворення відповідають певні ферменти. Саме їхня активність може залежати від температури. Тому нагрів чи охолодження яєць, скажімо, плазунів матиме ефект тільки у певний період розвитку ембріонів – на стадії, коли відбувається “вибір” між чоловічими та жіночими половими гормонами.

Виникає питання, що відбувається у тварин, стати яких залежить від температури, із чоловічими та жіночими половими хромосомами. Відповідь полягає в наступному: статевих хромосом у них просто немає. Тобто виробництво полових гормонів запрограмоване в нестатевих хромосомах, однакових у самців і самок, і підлогу визначається тільки фізіологічними і морфологічними, а не генетичними особливостями.

Однак виявилося, що у цього правила є винятки. У 2007 році австралійські вчені виявили, що у бородатих агам Pogona vitticeps – ящірок, що мешкають у сухих рідколіссях та кам’янистих напівпустелях Австралії, – стати визначається як хромосомами, так і температурою. При підвищеній температурі з яєць агам вилуплювалися переважно самки, причому частина з них мала чоловічим генотипом ZZ (самки агамі несуть статеві хромосоми ZW). Дослідники припустили, що за формування чоловічої статті відповідає певний фактор, закодований у хромосомі Z. Коли його синтезується багато (генотип ZZ) – формуються чоловічі статеві ознаки, коли мало (генотип ZW) – жіночі. Можливо, при підвищеній температурі інтенсивність синтезу цього фактора або його активність у самців знижується, і розвиток ембріона спрямовується за жіночим типом.

Такий механізм визначення статі – залежний від кількості певного фактора – характерний для багатьох насекомих, наприклад для знаменитої мушки-дрозофіли. Drosophila melanogaster. Її стать визначається не поєднанням статевих хромосом, а відношенням кількості статевих хромосом X (ще у них є статеві хромосоми Y) до числа нестатевих хромосом. Чим більше це співвідношення, тим більш виражені жіночі ознаки. Коли воно становить 1:3 – утворюється “суперсамець” – особина з гіпертрофованими чоловічими ознаками, коли вона дорівнює 1:2 – формується нормальний самець. Співвідношення числа статевих хромосом X до числа нестатевих хромосом 2:3 дає “суперсамок”, співвідношення дорівнює 1 – нормальних самок, а проміжні варіанти між 1:2 та 1 – “інтерсексів” – мух, у яких частично розвинені чоловічі, а частично – жіночі ознаки.

Зовсім незвичне

У деяких організмів з визначенням статті пов’язані зовсім парадоксальні, на перший погляд, події. Наприклад, стати морського черевця Bonellia viridis залежить від зустрічі личинки із самкою. Якщо побачення відбудеться личинка розвинеться у особині чоловічої статі, яка паразитує у матці цієї самки. Якщо ні – личинці доведеться самій стати самкою.

Визначення статті у коралових рибок Labroides dimidiatus, більше відомих як губані, чи чистильники, також залежить від відносин самців і самок. Як висловився один з вивчали цих риб зоологів: “Заповітна мрія самки губана – стати самцем”. Самець губана “містить” гарем з кількох самок. У разі його смерті одна з них починає змінюватися і врешті-решт перетворюється на самця. Щоправда, з самок чистильників виходять не зовсім справжні самці: “переродилися” рибки виявляються гермафродитами.

У равликів-блюдечок Crepidula fornicata шкірна особина встигає побути і самцем і самкою протягом життя. Ці моллюски живуть у колоніях: окремі організми “сидять” один на одному, утворюючи подобу піраміди. Нові особини утворюються у колоніях зверху донизу. “Новонароджені” блюдечка – завжди самці. Поступово чоловіча статева система молюсків деградує, і вони перетворюються на самок. Новоспечену самку запліднює утворився над нею самець.

Деякі організми можуть змінюватися “за бажанням”. Так, морські огірки Polycheira rufescens роблять це кілька разів у житті. У період розмноження частина особин стає яскраво вираженими самками, частина – самцями, а деякі поєднують у собі обидві якості. Після того як відбулося запліднення, більшість морських огірків залишаються гермафродитами.

Загалом, чітке розмежування між чоловічими та жіночими особинами характерне аж ніяк не для всіх живих істот. Багато хто з них воліє взагалі не визначатися зі своєю статтю. Гермафродитизм особливо характерний для організмів, що стояти досить низько на еволюційних сходах. До тварин, у яких існує лише одна стаття, ставляться багато губки, кишковопорожнинні (медузі, коралові поліпи), багато черв’яків, а також деякі раки та риби. Гермафродіти є самодостатніми живими організмами: вони утворюють як чоловічі, так і жіночі статеві клітини і для розмноження їм не потрібна пара.

Існує ще безліч прикладів дуже вільного поводження природи з статі. У кожному випадку той чи інший спосіб його визначення дозволяє організму пристосуватися до оточуючих його умов середовища. Творчий підхід, який при цьому реалізується, не може не викликати захоплення: у пошуках оптимального механізму природа перепробувала найнесподіваніші варіанти. У ході еволюції переходи від одного способу до іншого здійснювалися неодноразово, і можливо, тільки випадок визначив, що люди цілком виразно поділяються на чоловіків і жінок і міняють стати тільки за допомогою хірургів.