Mężczyzna przez godzinę • Sergey Glagolev • Popularne zadania naukowe w "Elementach" • Biologia

Mężczyzna przez godzinę

Zadanie

W niektórych żyworodnych gatunkach kleszczy, samica pasożytująca na jaju owada rodzi od 5-6 do kilkudziesięciu samic i tylko jednego samca. Po urodzeniu samiec nie żywi się, nie łączy z nikim i umiera za kilka godzin. Dlaczego? potrzebuje tego mężczyzny i dlaczego czy zawsze jest sam?


Podpowiedź

Po porodzie mężczyźni i kobiety nie rzucają się.


Rozwiązanie

Bohaterem naszego zadania jest kleszcz Adactylidium (zobacz na jego temat, na przykład, rozdział "Śmierć przed narodzeniem lub roztocza" Nunc dimittis"Z książki Stephena Jaya Goulda" Kciuk Pandy ", s. 69-75).

Teraz opisałem kilkanaście gatunków tego rodzaju. Te roztocza są pasożytami wciornastków lub parazytoidów ich jaj. Małe wciornastki, ich jaja i mniejsze; a nasze roztocza należą do najmniejszych stawonogów; Długość ciała samic większości gatunków wynosi tylko 130-160 mikrometrów. Niewiele osób obserwowało ich żywych, a opis ich niezwykłego cyklu życia jest tylko w kilku pracach.

Zapłodniona samica roztocza zasysa jajko wciornastkowe. Potem staje się fizjogastryczny. Oznacza to, że jej brzuch jest silnie opuchnięty (dokładniej, opisthosome to nazwa tylnej części ciała kleszcza, patrz zdjęcie w posłowie). Dwa dni później samice dojrzewają do jajników jajników, a po kolejnych kilku dniach rodzą się dorosłe samice i samce (można to zrozumieć na podstawie wskazówki – ponieważ nie rzucają po urodzeniu, to znaczy, że rodzą się dojrzałe seksualnie)."Narodziny" są dość niezwykłe – samice po prostu grzebią dziury w brzuchu matki. W tym czasie matka już nie żyje, jej brzuch jest wypełniony formowaną skórą i ekskrementami potomków. Larwy uwolnione z jaj aktywnie żywią się tkankami matki, a następnie wyrastają i zamieniają się w dorosłe osobniki (wiele popularnych artykułów opisuje stadium nimfy, ale widocznie w rzeczywistości jest nieobecne). Potomstwo rozwija się wewnątrz matki i otrzymuje od niej składniki odżywcze, dzięki czemu można nazwać to rzeczywistym żywym urodzeniem.

Samice badanych gatunków tego rodzaju zwykle rodzą 5-9 samic i jednego samca (dziesiątki samic rodzą inne kleszcze o podobnym cyklu). Nowonarodzone samice szukają nowych właścicieli, ale samce nie dbają o nic: nie szuka pożywienia, nie próbuje parzyć się z samicami, a wkrótce po śmierci umiera. Faktem jest, że już spełnił swoją funkcję – udało mu się zapłodnić wszystkie swoje siostry w ciele matki.

Dlaczego ten męski? Można oczywiście odpowiedzieć na pytanie z pytaniem – dlaczego nie? Intuicyjnie wydaje nam się, że jesteśmy dziwni, tak jak jesteśmy przyzwyczajeni, że mężczyźni i kobiety rodzą się jednakowo.Dlaczego rodzą się na równi z ludźmi, rozumiemy też – ponieważ osoba ma chromosomową determinację płci. Ale nasze kleszcze (i, jak widać, praktycznie we wszystkich gatunkach stawonogów o podobnym cyklu życiowym) determinują płeć haplo-diploidu. Kobiety rozwijają się z diploidalnych zapłodnionych komórek jajowych, a samce z haploidalnego zapłodnienia. W takich przypadkach samica decyduje o tym, ile samców ma wyprodukować.

Jeśli samiec nie ma szans na kojarzenie się z potomkami innych samic, wówczas liczba samców jest korzystniejsza: im więcej samica rodzi swoje córki, tym więcej jej wnuków będzie miało i im szersze jej geny będą się szerzyć w populacji. Ale jest też pewna wada: jeśli nie ma innych mężczyzn wokół i tylko brat i siostra, to ze śmiercią jedynego syna wszystkie córki pozostaną nieużyte. Rozwiązaniem tego problemu jest krycie w ciele matki, gdzie prawdopodobieństwo śmierci samca jest znacznie niższe niż w środowisku zewnętrznym.


Posłowie

Najczęściej moralny: "Życie jest niczym, reprodukcja jest wszystkim!". To prawie oczywiste. Samolubne geny sprawiają, że samica daje się rozerwać na potomstwo.

Ale jest jeszcze jedna, bardziej interesująca strona tej historii. Powróćmy do pytania, dlaczego jest tylko jeden mężczyzna.ОкР° Ð · Ñ <вР° ÐμÑ, N N, ооÑ, ноÑÐμниÐμ поР»Ð¾Ð² 1: 1 – оР± Ñ ‰ ÐμÐμ Ð¿Ñ € Ð ° вил о, n … Ð ° N € Ð ° кÑ, ÐμÑ € ноÐμ нÐμ N, оР»ÑŒÐºÐ¾ Ð'л Ñ Ð²Ð¸Ð'ов n N … N € Ð¾Ð¼Ð¾Ñ Ð¾Ð¼Ð½Ñ <м Ð¾Ð¿Ñ € ÐμÐ'ÐμÐ »ÐμниÐμм пол Ð ° . Zakres dostawy: kwota dostawy? Ð'ÐμÐ'ÑŒ, кР° d • d ° d »Ñ noe Ð ± n <, n ‡ Ðμм Ð ± ол ÑŒÑÐμ в попуР»nn † dd ND ° мок, n Roześmiane tętno Laughing Heart Rate. D нÐμÐ¼Ð½Ð¾Ð³Ð¾Ñ ‡ DN Ð »ÐμÐ½Ð½Ñ <Ðμ n ie ° Ð¼Ñ † n <впол нÐμ Ñ Ð¿Ð¾Ñ Ð¾Ð ± Ð½Ñ <опР»Ð¾Ð'оÑ, Ð²Ð¾Ñ € DN Noé Ð²Ñ ÐμÑ … n Ð ° Ð °.

Ð ÐμÑÐμниÐμ n N, ой Ð¿Ñ € оР± d »ÐμÐ¼Ñ <n N” Ñ € муР»DN € овР° d» d онР° d »ÑŒÐ” ФиÑÐμÑ €. DN, о Ñ € ÐμÑÐμниÐμ dd · вÐμÑ N, но кР° к "Ð¿Ñ € Ð¸Ð½Ñ † ип ФиÑÐμÑ € Ð °". По Ñ Ð²Ð¸Ð'ÐμÑ, ÐμÐ »Noen N, ву Ð¼Ð½Ð¾Ð³Ð¸Ñ … коммÐμнÑ, d ° N, Ñ € ов, ФиÑÐμÑ € dd · л ожиР»Ðμго Ð'овоР»ÑŒÐ½Ð¾ пуÑ, d ° но d нÐμÐ¿Ð¾Ð½Ñ N, но Ð'л Ñ Ð½ÐμпоÐ'гоÑ, овР»ÐμÐ½Ð½Ñ <n … n ‡ DN, d ° N, Ðμл Ðμй. Ð „Ñ € Ð ° Ð · Ð ± оРÐ'о» ÐμÐμ Ñ ‡ ÐμÑ, коÐμ d Ð¿Ð¾Ð½Ñ N, ноÐμ dd · Ð »Ð¾Ð¶ÐμниÐμ n N, ого Ð¿Ñ € D Ð½Ñ † ипР° Ð'Ð ° но в нР° N ‡ Ð ° Ð »Ðμ n N, d ° N, ьи Ð £ dD» Noen мР° d „Ð ° мил Noen , "Niezwykłe wskaźniki płci". Ñ ​​Ро Ð²Ð¾Ñ Ð¿Ð¾Ð »ÑŒÐ · ÑƒÑŽÑ Noe Ð'Ñ € угим DN N, Ñ ‡ ником – Ð½Ð¾Ð²Ð¾Ñ N, ью D D» ÐμÐºÑ Ð ° Ð ° нÐ'Ñ € МР° N € ковР° нР° „dD» ÐμмÐμнÑ, d ° N … „: d • n ie» d d ± Ñ € ð ° N, Noen ÐºÐ¾Ð½ÐºÑƒÑ € DN € уюÑ, Ð'Ñ € уг Ñ Ð'Ñ € угом n € оÐ'иÑ, ÐμÐ »Ñ м Ð²Ñ <гоÐ'нÐμÐμ Ñ € ожР° N, Noe Ð'Ð¾Ñ ‡ ÐμÑ € Ðμй, 05.12.2011. Ð'оÑ, кР° к N, Ð ° Ð · м dd »Ð ° гР° ÐμÑ, n N Ð¿Ñ € Ð¸Ð½Ñ † ип ФиÑÐμÑ € Ð °:

"D" Ð¾Ð¿ÑƒÑ N, им, в попуР»n N † DD Ñ € ожÐ'Ð ° ÐμÑ, n N мÐμньÑÐμ Ñ Ð¾Ð ± Ðμй оÐ'ного пол ð ° ñ ‡ Ðμм Ð'Ñ € угого (нР° Ð¿Ñ € имÐμÑ €, мР° d »Noen ‡ иков мÐμньÑÐμ, n á Ðμм Ð'ÐμÐ²Ð¾Ñ ‡ Ðμк). d„N, d ° кой попуР»nn † dd ND ° Ð¼Ñ † n <в n y € ÐμÐ'нÐμм Ð ± уÐ'уÑ, N € Ð ° d • e множР° N N N noen "N" ÐμкÑ, ивнÐμÐμ (Ñ Ń, d ° вР»nn noe Ð ± ол ÑŒÑÐμ поÑ, омков), N ‡ Ðμм ND ° мки – Ð¿Ñ € Ñ n, о поÑ, ому, N ‡ n, о у кР° жÐ'ого поÑ, омкР° N € овно оÐ'нР° мР° N noe dN € овно оÐ'Рн Ñ, ÐμÑ † d. • nD »ď в попул nn † DD 500 ND ° Ð¼Ñ † ов D 1000 ND ° мок ď они Ń Ð¾Ð²Ð¼ÐμÑ n, Ð½Ñ NAPISZ NAPISZ WRITEna światło 2000 młodych okazuje się, że przeciętny samiec zostawił czterech potomków, a samica tylko dwa. Z punktu widzenia selekcji naturalnej w takiej populacji, bycie mężczyzną jest dwa razy bardziej dochodowe od kobiety. Cóż, jeśli jesteś kobietą, to podwójnie opłaca się mieć synów niż córki. Rodzice, którzy wychowują syna, opuszczą (średnio) dwa razy więcej wnuków niż rodzice, którzy wychowali córkę. W związku z tym selekcja będzie wspierać wszelkie mutacje, które zwiększają prawdopodobieństwo narodzin synów. Mutacje te zostaną ustalone przez wybór, dopóki stosunek płci nie zmieni się na 1: 1. Tylko przy takim stosunku, nowa mutacja, wpływająca na prawdopodobieństwo narodzin synów lub córek, będzie przydatna i nie będzie wspierana przez selekcję. Oznacza to, że stosunek 1: 1 jest stabilny ewolucyjnie (więcej szczegółów, patrz: Dlaczego stosunek płci prawie zawsze wynosi 1: 1?). "

Jak każdy opis rzeczywistości, zasada Fishera działa w pewnych warunkach. Zakłada się na przykład, że "cena" narodzin samców i samic jest taka sama i że przekroczenie dowolnych osobników w populacji jest równie prawdopodobne. W naszym przykładzie drugi warunek nie jest wyraźnie spełniony.

Stephen Jay Gould, opisując przykład z Adactylidium, proponuje zmienić przysłowie "wyjątek potwierdza regułę" w "wyjątku pozwala sprawdzić regułę." Idealna opływowa sylwetka rekinów i delfinów nie służy jako dowód ewolucji; Również stosunek liczby 1: 1 dla dziesiątej tysięcznej z rzędu nie potwierdza zasady Fishera. Obecność zaczątków oczu u ślepych ryb jaskiniowych świadczy o rzeczywistości ewolucji – a pogląd o silnie odbiegających proporcjach płci może potwierdzić zasadę Fishera, jeśli zrozumiemy, która z jego przesłanek nie jest spełniona.

Niech kazirodztwo – jedyny sposób nawożenia. Oznacza to, że ten sam rodzic rodzi zarówno ojców, jak i matki swoich własnych wnuków. W tym przypadku genetyczny wkład rodzica do każdego z wnuków jest taki sam, bez względu na to, jaki procent mężczyzn i kobiet przyprowadził na świat. Rozmnażanie to sprawa rodzinna … Jeśli każda para "dziadków" ma ograniczone zasoby do produkcji potomstwa, w takiej sytuacji opłaca się produkować jak najwięcej córek. Czy jeden samiec wystarczy do zapłodnienia wszystkich samic? Świetnie! Niech się narodzi dla całego potomstwa. Jeśli jest więcej mężczyzn, to niektóre z nich mogą pozostać bezdzietne, a liczba wnuków tylko z tego zniknie.

A natura naprawdę pokazuje nam tak skrajne odstępstwa od zasady Fishera w dokładnie tych gatunkach, które charakteryzują się kryciem braci i sióstr. Adactylidium – jeden z tych przypadków, a nie najbardziej ekstremalny. W powiązanych kleszczach Acarophenax tribolii jeden męski właz w sprzęgle około 15 jaj wewnątrz ciała matki, zapładnia wszystkie swoje siostry i umiera, zanim narodzi się w świetle.

Godne uwagi jest to, że wiele różnych wariantów pośrednich można znaleźć pomiędzy "normalnym" współczynnikiem 1: 1 i naszymi skrajnymi przypadkami. Na przykład kleszcze z rodzaju Pyemotes (Ryc. 1) samice są hodowlane. Jedna kobieta rodzi zazwyczaj 2-4 mężczyzn w swoim życiu i od 100 do 200 kobiet. Czasami samica umiera przed narodzinami ostatniego potomstwa; potem nie wychodzą przez seksualne otwarcie, ale grzebią w ścianie ciała zmarłej matki. Mężczyźni rodzą się pierwsi; po tym pozostają blisko samicy, żywią się jej hemolimą i pilnują urodzonych sióstr. Natychmiast po urodzeniu młodych kobiet samce starają się połączyć z każdym z nich i zwykle im się to udaje. Samiec żyje do 25 dni i może zapładniać nawet setki samic.

Ryc. 1. Physiogastric female mite Pyemotes. Te roztocza pasożytują na termitach i robakach i paraliżują gospodarzy trucizną (patrz M. D. Tomalski i L.K. Miller, 1991. Paraliż owadów wywołany przez bakulowirusa ekspresję genu neurotoksyny roztoczy. Gryząc ludzi, mogą powodować nieprzyjemne "opryszczkowe zapalenie skóry". Zdjęcie z scilogs.com

Roztocza przędziorków opisane w cytowanym wyżej artykule A. Markowa mają ten sam haplo-diploidalny mechanizm określania płci, jak Adactylidium. Ich stosunek płciowy jest zatem przedmiotem modyfikacji i zmienności genetycznej. W linii tych kleszczy, gdzie, w warunkach eksperymentalnych, tylko rodzeństwo zostało zmuszone do kojarzenia się, tylko przez 50 pokoleń, stosunek płci wynosił 1: 4 (na korzyść samic). Dlaczego nie poszło dalej? Łatwo to wytłumaczyć, zakładając, że każdy mężczyzna ma czas na zapłodnienie nie więcej niż czterech samic. Zatem ewolucyjny stabilny stosunek płciowy zależy również od zręczności mężczyzn.

Oczywiście pozostaje pytanie, dlaczego zwierzęta niektórych gatunków unikają ściśle powiązanych krzyżówek. a u innych gatunków stały się normą. Ale to już inna historia …


Like this post? Please share to your friends:

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: