Размножение с риском для жизни. Когда партнер ведет себя как чудовище

МОСКВА, 3 янв — РИА Новости, Татьяна Пичугина. Недавно ученые выяснили, что рабочие одного из видов медоносных пчел убивают матку, спарившуюся с двумя самцами. Так колония защищает себя от вырождения. Гибель одного из партнеров, каннибализм и другие жестокие, с человеческой точки зрения, эксцессы нередко сопровождают процесс размножения самых разных представителей фауны. Причины такого поведения не всегда ясны, но, вероятно, выгодны с точки зрения эволюции.

Смертельная любовь черных вдов

Пауки рода Latrodectus отличаются весьма экстремальными повадками, за что их прозвали черными вдовами. Самки вида Latrodectus mactans — черного цвета с красным пятном на брюшке, больше сантиметра в длину.

Самцы в разы меньше и светлее, с вытянутым брюшком, украшенным полосками. Живут они недолго, шанс спариться им выпадает раз в жизни, поэтому они, достигнув половой зрелости, очень активно ищут партнершу, используя для этого разные хитрые способы.

Самки черных вдов плетут очень большую, прочную паутину со сложной структурой. Местами она помечена феромонами — молекулами, на которые реагируют сородичи. Есть и половые феромоны, привлекающие самцов. По ним они узнают о возрасте самки и истории спариваний.

За ночь паутину могут посетить до сорока претендентов. Они едва заметно подергивают сеть, давая знать о цели своего визита. Самка безошибочно отличает вибрации любви от судорожных рывков попавшейся жертвы.

Спаривание — энергетически затратное, рискованное предприятие для самцов. Они не едят после последней линьки, живя за счет накопленных ранее запасов, часто погибают от истощения. Того же, кто добрался до самки, она, скорее всего, съест.

© CC BY 2.5/Chuck Evans, CC BY 4.0/Francisco Farriols Sarabia

Паук — черная вдова. Слева — самка, она гораздо крупнее самца

Во время спаривания самец располагает свое брюшко у ротового аппарата самки, чтобы та могла поживиться, как говорится, "не отходя от кассы". Ценой жизни он продлевает время копуляции и увеличивает число оплодотворенных яиц. Ученые называют такое поведение половым каннибализмом.

В отличие от черных, самцы коричневых вдов Latrodectus geometricus могут избежать печального конца, если спарятся с юной, еще не вполне половозрелой самкой, которая тем не менее произведет жизнеспособное потомство после первой линьки. В таком случае самцу не нужно подставлять свое брюхо для еды, что дает ему шанс найти и оплодотворить еще одну партнершу.

Чтобы обойти конкурентов, самцы западных черных вдов (Latrodectus hesperus), обитающих в Северной Америке, рвут сплетенную самкой паутину, перебивая ее феромоны своими и отпугивая других претендентов. Ученые из Университета Саймона Фрейзера (Канада), зафиксировавшие такое поведение, полагают, что это выгодно самке.

Еще одна научная группа из Канады установила, что самцы этого вида пауков предпочитают спариваться с откормленными девственницами. Они распознают их по феромонам и стараются прибыть первыми. Добившись желаемого, партнер блокирует ее канал своим половым органом, чтобы не допустить попадания на яйца чужой спермы.

© Sean McCann

Самец черной вдовы рвет сеть самки, чтобы отпугнуть конкурентов

Поменялись ролями

В 2010 году ученые впервые описали жучков рода Neotrogla, обитающих в пещерах Бразилии. Они относятся к отряду сеноедов — насекомых, питающихся растениями, органикой. Это единственный род живых существ, у которых самки отращивают пенисоподобный орган — гиносому.

Ученые наблюдали спаривание всех четырех видов Neotrogla. Сценарий один: самка вставляет гиносому в вагиноподобное углубление на брюхе самца. Там орган раздувается, и многочисленные крючки на нем удерживают вместе двух партнеров. Спаривание длится сорок-семьдесят часов. Вместе со спермой самки получают еще и порцию питания.

Ученые из Бразилии и Японии, открывшие это уникальное для животного мира явление, предположили, что поменяться ролями самцов и самок вынудили условия обитания. В пещерах, где они живут, с ресурсами очень плохо, из органики — только экскременты летучих мышей. Поэтому ради продолжения рода и сокращения времени копуляции самцы снабжают самок еще и едой. Гиносома в данном случае служит средством доставки пищи в организм самки.

© CURRENT BIOLOGY, YOSHIZAWA ET AL.

Пенисообразный орган (гиносома) у самок жуков пещерных сеноедов рода Neotrogla

Месть за неверность

Ученые из Великобритании и Бразилии изучают поведение пчел-мелипонин, обитающих в тропиках Южной Америки. Они очень похожи на пчел-медоносов и шмелей, только вместо жала для защиты используют верхние челюсти-мандибулы.

Еще одно отличие — половое поведение. Самки медоносов могут спариваться с десятью-двадцатью самцами, а матки мелипонин — с одним. Ученые полагают, что так им удается избегать гибели из-за рабочих пчел.

У пчел пол потомства зависит от одного гена. Его так и называют — половой. Обычные самцы рождаются из неоплодотворенных яиц с одним набором хромосом — от матери — и только одним половым аллелем (вариант гена).

В принципе, матка может родить самцов, не спариваясь. Партнер нужен для рождения самок. Матка вступает в связь один раз и до конца жизни хранит запас спермы. Соотношение полов в потомстве регулирует сама, решая, какую часть кладки осеменять.

© Ayrton Vollet/University of Sussex

Спаривание пчелиной матки

У зародыша из оплодотворенного яйца есть два набора хромосом и два половых гена — от матери и отца. Генетически это диплоидная самка. Если матка получила случайно сперму с такими же, как у нее, набором хромосом и половым геном, то половина ее потомства оказывается диплоидными самцами (генетические самки).

Самцы с одинаковыми копиями полового гена несут угрозу для колонии. Они стерильные, отказываются работать, а питательные ресурсы тратят. Матка не может воздействовать на их возникновение. Такие особи пахнут иначе, и, к примеру, пчелы-медоносы распознают их и убивают в зародыше. Но у мелипонин яйца запечатаны в сотах, и рабочие не имеют к ним доступа.

Спустя десять дней после появления выводка с псевдосамцами рабочие пчелы-мелипонины убивают матку, место которой затем занимает одна из ее дочерей. Кара настигнет и неверную матку, спарившуюся более чем с одним самцом.

Ученые не до конца понимают, зачем уничтожать матку, если она спарилась с двумя самцами. Ведь в таком случае шансы на смешанное потомство повышаются, а число диплоидных самцов в кладке снижается с 50 до 25 процентов. Как бы то ни было, естественный отбор работает на тех пчел, которые вступают в связь один раз.

© University of Sussex

Равные доли диплоидных самцов (серый цвет) и рабочих пчел (желтый цвет) в потомстве пчел-мелипонин

Спаривайся или умри

На первый взгляд, одноклеточные должны быть самыми простыми, но, как выяснили ученые из Германии и Бельгии, есть и существа с довольно сложным поведением, приспосабливаемым к разным внешним стимулам в зависимости от того, в чем есть нужда. Например, диатомовые водоросли Seminavis robusta.

Это они образуют слизь на прибрежных камнях. Преобладают в морском планктоне. Служат пищей для многих организмов, важны для экосистемы. Одноклеточные водоросли встроены в глобальное фотосинтетическое сообщество, которое производит кислород для планеты. Их используют как сырье для биотоплива.

Для размножения этим существам нужны пища и партнер. Питательные вещества идут на формирование клеточных оболочек. В этом качестве выступают минералы кремния. Недавно выяснилось, что диатомовые находят их по химическим сигналам.

Этот вид организмов размножается главным образом делением клеток, без спаривания. Однако при каждом делении клетки мельчают и, достигнув критического размера, умирают. Чтобы избежать вырождения колонии, диатомовые прибегают к половому размножению.

Если поставить одноклеточное перед выбором — источник пищи или партнер, то оно направится туда, в чем сильнее нуждается в данный момент. Готовые к спариванию клетки выделяют феромоны, которые и служат сигналом для поиска или привлечения партнера. Раньше такое поведение наблюдали только у высших организмов, обладающих нервной системой.

© BCCM

Водоросль Seminavis robusta. Справа — процесс спаривания двух половых клеток