Чарльз Дарвин был осторожным ученым. В середине XIX века, когда он собирал доказательства своей теории о том, что виды эволюционируют в результате естественного отбора, он заметил, что это не объясняет причудливые хвосты самцов павлинов, рога, выставленные напоказ самцами оленей, или почему некоторые самцы некоторых видов животных намного крупнее своих самок.
В отношении этих причуд Дарвин предложил вторичную теорию: половой отбор признаков, которые увеличивают шансы животного получить партнера и произвести потомство. Он тщательно различал оружие, такое как рога, шпоры, клыки и огромный размер, которое используется для подавления соперников, и украшения, нацеленные на очарование противоположного пола.
Дарвин считал, что признаки, выбранные половым путем, можно объяснить неравномерным соотношением полов - когда в популяции больше самцов, чем самок, или наоборот. Он рассудил, что самец с меньшим количеством доступных самок должен будет усерднее работать, чтобы заполучить одну из них в качестве партнера, и что это соревнование будет стимулировать половой отбор.
В новом исследовании мы с коллегами подтвердили связь между половым отбором и соотношением полов, как и подозревал Дарвин. Но, что удивительно, наши результаты показывают, что Дарвин ошибся. Мы обнаружили, что половой отбор наиболее выражен не тогда, когда потенциальных партнеров мало, а когда их много - и это означает, что нужно еще раз взглянуть на давление отбора, действующее в популяциях животных с неравномерным соотношением полов.
Со времен Дарвина мы много узнали о неравномерном соотношении полов, которое часто встречается в популяциях диких животных. Например, у многих бабочек и млекопитающих, включая человека, количество взрослых самок превышает количество взрослых самцов.
Этот перекос является наиболее сильным среди сумчатых. У австралийских сумчатых мышей (лат. Antechinus), например, все самцы внезапно умирают после брачного сезона, поэтому бывают случаи, когда взрослых самцов нет в живых и все взрослое население состоит из беременных самок.
Напротив, у многих птиц больше самцов, чем самок в их популяции. У некоторых зуек, например, самцов в шесть раз больше, чем самок.
Так почему же у многих видов птиц больше самцов, а у млекопитающих - самок? Короткий ответ: мы не знаем. Но есть неопровержимые улики.
Сумчатая мышь (лат. Antechinus). Фото: Public Domain
Объяснение неравномерного соотношения полов.
Некоторое неравномерное соотношение полов можно частично объяснить различиями в продолжительности жизни. Самки млекопитающих, включая человека, обычно значительно переживают своих собратьев-самцов. У людей женщины живут в среднем примерно на 5 процентов дольше, чем мужчины. У африканских львов и косаток продолжительность жизни самок увеличивается до 50 процентов.
Предпочтения хищников также могут сыграть свою роль. Африканские львы убивают примерно в семь раз больше самцов, чем самок буйволов, потому что самцы буйволов, как правило, бродят в одиночестве, тогда как самки защищены стадами. Напротив, гепарды убивают гораздо больше самок газелей Томпсона, чем самцов, по-видимому, потому, что им легче догонять от самок газелей, особенно беременных.
Наконец, самцы и самки часто по-разному страдают от паразитов и болезней. Пандемия COVID-19 является ярким примером этого: количество инфицированных мужчин и женщин одинаково в большинстве стран, но у пациентов мужского пола вероятность смерти выше, чем у женщин.
Львы, самец и самка. Фото: Public Domain
Соотношение полов и половой отбор.
Несмотря на растущие знания о неравномерном соотношении полов, идея Дарвина о связи соотношений полов с половым отбором не получила большого внимания со стороны ученых. Новое исследование было направлено на решение этой проблемы, объединив эти две ветви эволюционной теории, чтобы пересмотреть аргумент Дарвина.
В частности, исследователи рассмотрели эволюцию крупных самцов у разных видов, которые часто в несколько раз крупнее своих собратьев-самок. Мы видим это, например, у самцов павианов, морских слонов и перелетных птиц.
Иногда самки крупнее самцов - как, например, у некоторых видов птиц, таких как африканская якана. Научный термин, обозначающий, когда один пол у вида крупнее другого, - это «половой диморфизм размера».
Понятно, как половой отбор иногда может создавать диморфизм размеров. Чтобы победить врага, нужна мускульная сила, а для боевой стойкости - выносливость (запас жизненных сил). Таким образом, быть крупнее часто означает доминировать над соперниками, тем самым выигрывая в эволюционную лотерею воспроизводства.
Анализируя 462 различных вида рептилий, млекопитающих и птиц, наше исследование обнаружило тесную связь между половым диморфизмом размера и соотношением полов, подтверждая предположения Дарвина.
Но тенденция была противоположной той, которую предсказал Дарвин с его ограниченными доказательствами. Оказывается, наиболее интенсивный половой отбор - на что указывают более крупные самцы по сравнению с самками - имел место у видов, у которых было много самок, из которых самцы могли выбирать, а не недостаток самок, как предполагал Дарвин.
Африканская якана (Actophilornis africana) — птица отряда ржанкообразных. Фото: Public Domain
Подтекст и смысл для полового отбора.
Это никоим образом не отменяет теории Дарвина о естественном и половом отборе. Наше открытие просто показывает, что механизм, отличный от предложенного Дарвином, стимулирует брачную конкуренцию среди животных, живущих в популяциях с перекосом по полу.
Предположение Дарвина было основано на идее, что наиболее интенсивная конкуренция за партнеров должна происходить при нехватке партнеров для спаривания. Но более поздние теории предполагают, что эта логика может быть неверной и что половой отбор на самом деле представляет собой систему, в которой победитель получает все.
Это означает, что, когда в популяции много потенциальных партнеров, лучший самец - в нашем исследовании самый крупный и самый сильный - получает непропорционально высокие дивиденды, оплодотворяя большое количество самок за счет более мелких самцов, которые могут вообще не воспроизводить потомство.
Нам необходимы дальнейшие исследования, которые помогут нам понять, как самцы и самки ищут новых партнеров в популяциях с перекосом самцов и самок, и в каких обстоятельствах украшения, вооружение и сам размер особенно полезны. Такие исследования могут предоставить нам беспрецедентно новое понимание того, как работает природа, основываясь на первоначальной теории полового отбора Дарвина.
Источники: Science Alert / The Conversation
