Він, вона, воно

Австралійські біологи попередили, що через 80 років гаттерии - стародавні плазуни, які жили ще за часів динозаврів, - можуть зникнути, так як при підвищенні температури всі, що народжуються особини будуть самцями. Такий незвичайний спосіб визначення статі, насправді, є досить типовим для тваринного світу. Більше того, поділ на самців і самок у природі відбувається і більш екзотичними методами.

Перш ніж говорити про те, як відбувається визначення статі у тварин, необхідно визначити сам термін "стать". Стать - 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) в зиготу, з якої розвивається новий організм.

Звичне

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

Цей спосіб визначення статі отримав назву хромосомного. Він характерний для багатьох тварин, але далеко не у всіх жіноча стать визначається поєднанням однакових хромосом, а чоловічий - різних. Аналогічна з людиною схема "працює" у деяких комах, риб та плазунів. Правда, ті ж комахи, риби і плазуни (але інші) визначають жіночу і чоловічу стать навпаки. Ще один варіант: самки/самці несуть дві однакові хромосоми, а самці/самки - ту ж хромосому, але в однині. Так визначається стать, наприклад, у водяного клопа, деяких метеликів і круглих червів.

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

Незвичне

У пошуках оптимального варіанту природа розробляла принципово інші способи визначення статі. Для того щоб забезпечити максимальну пристосованість організму до умов існування, вона вирішила взяти безпосередню участь у виборі між самцями та самками. Наприклад, у згадуваних вище гаттерий при температурі нижче 22,1 градуси 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 грифовых черепах і алігаторів носить більш складний характер. При мінімальній температурі, 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 стать ембріона? Визначальну роль тут грає баланс статевих гормонів. Під час формування організму за розвиток ознак статі відповідають статеві гормони. У багатьох організмів жіночі гормони є похідними чоловічих. За перетворення відповідають певні ферменти. Саме їхня активність може залежати від температури. Тому нагрів або охолодження яєць, скажімо, плазунів матиме ефект тільки в певний період розвитку ембріонів - на стадії, коли відбувається "вибір" між чоловічими та жіночими статевими гормонами.

Виникає питання, що відбувається у тварин, стать яких залежить від температури, з чоловічими і жіночими статевими хромосомами. Відповідь полягає в наступному: статевих хромосом у них просто немає. Тобто, виробництво статевих гормонів запрограмовано 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 в сухих рідколіссях і кам'янистих напівпустелях Австралії, - стать визначається як хромосомами, так і температурою. При підвищеній температурі з яєць агам вылуплялись переважно самки, причому частина з них мала чоловічим генотипом ZZ (самки агами несуть статеві хромосоми ZW). Дослідники припустили, що за формування чоловічої статі 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 фактору або його активність у самців знижується, і розвиток ембріона направляється за жіночим типом.

До речі, такий механізм визначення статі - залежний від кількості певного фактора - характерний для багатьох комах, 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 "суперсамец" - особина з гіпертрофованими чоловічими ознаками, коли воно 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 і 1 - "интерсексов" - мух, у яких частково розвинені чоловічі, а частково - жіночі ознаки.

Зовсім незвичне

У деяких організмів з визначенням статі пов'язані зовсім парадоксальні, на перший погляд, події. Наприклад, стать морського хробака Bonellia viridis залежить від зустрічі личинки з самкою. Якщо побачення відбудеться личинка розвинеться в особина чоловічої статі, яка паразитує в матці цієї самки. Якщо ні - личинці доведеться самій стати самкою.

Визначення статі у коралових рибок Labroides dimidiatus, більше відомих як губани, або 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 декількох самок. У разі його смерті одна з них починає змінювати стать і врешті-решт перетворюється на самця. Правда, з самок чистильників виходять не зовсім справжні самці: "переродилося" рибки виявляються гермафродитами.

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

Деякі організми можуть змінювати стать "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.

Взагалі, чітке розмежування між чоловічими і жіночими особинами характерно аж ніяк не для всіх живих істот. Багато хто з них воліють взагалі не визначатися зі своєю статтю. Гермафродитизм особливо характерний для організмів, що стоять досить низько на еволюційних сходах. До тваринам, у яких існує тільки один стать, ставляться багато губки, кишечнополостные (медузи, коралові поліпи), багато черв'яків, а також деякі раки і риби. Гермафродити 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: в пошуках оптимального механізму природа перепробувала найнесподіваніші варіанти. В 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 стать тільки з допомогою хірургів.