Краткая история насекомых. Шестиногие хозяева планеты - Александр Храмов

Наиболее популярная гипотеза на этот счет была сформулирована Уильямом Гамильтоном, одним из основоположников теории родственного отбора. В своей знаменитой статье «Генетическая эволюция общественного поведения»[305] Гамильтон предположил, что особая склонность перепончатокрылых к эусоциальности объясняется специфическим механизмом определения пола, свойственным этому отряду. Например, у людей и других млекопитающих пол будущего детеныша зависит от того, какая половая хромосома (X или Y) досталась ему от отца. При этом оба пола диплоидны, т. е. обладают двойным набором хромосом, по одному от каждого родителя. А вот у перепончатокрылых все не так. Диплоидны у них только самки, появлению которых предшествует оплодотворение, самцы же гаплоидны, они выводятся из неоплодотворенных яиц и, следовательно, получают набор хромосом только от матери. Подобный механизм определения пола носит название гапло-диплоидного. Нетрудно подсчитать, что благодаря гапло-диплоидному механизму определения пола коэффициент родства между матерью и ее детьми у перепончатокрылых равен 0,5, а между родными сестрами – 0,75. Выходит, самкам перепончатокрылых выгоднее заботиться о сестрах, чем о прямых потомках, ведь в первых упаковано на 25 % больше их генов, чем во вторых. Поэтому если мать продолжает откладывать яйца, ее старшие дочери часто остаются с ней, чтобы ухаживать за своими младшими сестрами. Но так происходит только при наличии одного-единственного отца – лишь в этом случае набор хромосом, унаследованный по отцовской линии, будет одинаков у всех дочерей данной самки. Если бы основательница семьи спаривалась с несколькими самцами, то коэффициент родства между сестрами (уже не родными, а сводными) упал бы до 0,25 и им не было бы смысла заботиться друг о друге. Чтобы избежать такого разлада в своем семействе, самки эусоциальных перепончатокрылых спариваются только перед закладкой нового гнезда, а всю оставшуюся жизнь хранят строгое целомудрие.

* Филогенетические отношения среди пчел-галиктид и корзиночковых пчел даны по: Danforth B. N. Evolution of Sociality in a Primitively Eusocial Lineage of Bees // Proceedings of the National Academy of Sciences. 2002. Vol. 99. P. 286–290; Schultz T. R. et al. Evidence for the Origin of Eusociality in the Corbiculate Bees (Hymenoptera: Apidae) // Journal of the Kansas Entomological Society. 2001. Vol. 74. P. 10–16.

Недавно мировые СМИ облетела новость об израильтянине по имени Барух, который стал отцом спустя семь лет после своей смерти. Барух заболел раком в 23 года и, зная, что химиотерапия губительно сказывается на репродуктивной функции, перед началом лечения сдал на хранение образцы своей спермы. Лечение не помогло, Барух умер, так и не познав радостей супружества, но перед смертью попросил найти женщину, которая бы согласилась пустить в дело его сперматозоиды. И вот через какое-то время на родителей Баруха вышла одинокая израильтянка, мечтавшая о детях, но испытывавшая проблемы с поиском партнера. Она увидела фотографии Баруха в интернете и поняла, что именно таким представляла своего мужа. Сказано – сделано: вскоре родители Баруха стали бабушкой и дедушкой. Одни увидели в этой истории очередной шаг к девальвации ценностей традиционного брака, другие – повод восхититься прогрессом в области репродуктивных технологий. А вот в природе подобные истории разыгрываются при основании каждого муравейника или осиного гнезда. Вскоре после спаривания самцы эусоциальных перепончатокрылых погибают, а их сперма используется самкой в течение многих лет для оплодотворения созревающих яиц. Любой муравей, которого вы видите перед собой, был зачат и появился на свет уже после смерти своего отца.

Муравьиные царицы относятся к числу самых долгоживущих насекомых: как-то раз в лаборатории самка черного садового муравья прожила 28 лет, и все это время она бережно хранила запас спермы, полученный во время брачного полета. Запас этот не безграничен, но весьма значителен. Мирмекологи подсчитали, что в момент спаривания будущие королевы муравьев-листорезов Atta colombica в среднем закачивают в себя 240 млн сперматозоидов, хотя даже на пике численности семьи этого вида редко переваливают отметку в миллион рабочих особей. В клиниках репродуктивной медицины сперму держат в контейнерах с жидким азотом, а вот самки муравьев, пчел и ос хранят ее внутри собственного тела в особом спермоприемнике, который называется сперматекой. Как же муравьихам удается поддерживать живучесть сперматозоидов на протяжении длительного времени, не прибегая к криотехнологиям? Исследования показали, что для этого самкам приходится особым образом менять настройки иммунной системы, чтобы та не распознавала сперматозоиды как инородные тела, но при этом продолжала уничтожать микробов, готовых при малейшей возможности размножиться в резервуаре со спермой[306]. Бельгиец Серж Арон, один из ученых, занимавшихся этим вопросом, считает даже, что наблюдения за муравьями помогут усовершенствовать технологии искусственного оплодотворения.

У некоторых социально продвинутых видов муравьев, ос и пчел самки-основательницы во время брачного полета спариваются не с одним, а с несколькими самцами[307]. Быть может, это происходит потому, что один самец не в состоянии снабдить партнершу необходимым объемом спермы. По другой версии, многократные спаривания помогают увеличить генетическое разнообразие семьи, что делает ее более устойчивой к распространению болезней. Казалось бы, эти факты подрывают теорию Гамильтона: наличие нескольких отцов понижает коэффициент родства между обитателями гнезда и, следовательно, лишает смысла взаимную заботу. Тем не менее исследования показывают, что все без исключения предковые, наиболее примитивные группы эусоциальных перепончатокрылых были моногамными в полном соответствии с теорией родственного отбора[308]. Множественные спаривания – это вторичное явление. Промискуитетная брачная стратегия возникла лишь после того, как точка невозврата на пути к эусоциальности уже была пройдена, когда появилась каста полностью стерильных рабочих, которые не могли взбунтоваться против «легкомысленного» поведения матери.