Парадокс пениса. Уроки жизни из мира животных - Эмили Уиллингем

В 2015 г. исследовательская группа, изучавшая один из видов планарий, Macrostomum hystrix, ошеломила научное сообщество новостью о том, как эти черви решают проблему дефицита или отсутствия партнеров для спаривания{22}. В целом решение довольно типично для организмов, которые, как Macrostomum hystrix, являются гермафродитами: в случае нужды они могут произвести самооплодотворение (это же делают, например, кораллы). Пока все хорошо.

Проблема в том, что, если вы осуществляете самооплодотворение с помощью интромиттума, вам может быть довольно трудно дотянуться до того места в вашем организме, куда необходимо доставить сперму. Macrostomum hystrix практикуют травматическое осеменение, поэтому их метод самооплодотворения особенно необычен. Одинокий червь, ловко изогнувшись, вонзает интромиттум себе в голову и впрыскивает сперму прямо туда. Из головного отдела сперма плывет через все тело червя к яичникам, где и сливаются гаметы. Вероятно, это совсем не то, что имели в виду Банни и его коллеги, когда придумывали экстракорпоральное оплодотворение, но для нечеловекообразных видов это, безусловно, один из способов достичь цели.

Медленная эволюция

Результаты эволюции иногда немного похожи на машину Голдберга[58]. Природа может работать только с уже имеющимися тканями. Так что у человека есть прекрасный централизованный насос для крови — сердце, но нет резервных труб, по которым кровь к нему бы доставлялась в случае засора главных. Органы в процессе развития эмбриона формируются таким образом, что трахея находится рядом с нашим пищеводом, куда попадает проглоченная пища, создавая риск удушья каждый раз, когда человек ест или пьет.

Подобные, казалось бы, нелогичные приспособления можно найти в животном мире повсюду. Существуют вечные (для нас) загадки, такие как, например, улитки, у которых половой орган может вырастать где угодно (на ноге, на щупальце, вокруг рта), а иногда «сворачиваясь кольцом, располагается посередине головы»{23}. У улиток, интромиттум которых, видимо, много претерпел в ходе своего эволюционного развития, существуют также весьма замысловатые способы оплодотворения.

В «самом простом» случае мы имеем две гермафродитные особи, каждая из которых производит и мужские, и женские половые клетки, а также и выделяет, и принимает сперму. Все начинается с того, что улитка 1 получает сперму улитки 2. Их гаметы встречаются. Далее собственная сперма улитки 1 должна пройти через «луна-парк» репродуктивной системы животного, медленно продвигаясь над «бассейном с шариками», который уже заполнен спермой (принадлежащей улитке 2) и яйцеклетками (своими собственными), а затем скатиться по желобу к выходу из пениса и попасть в улитку 2. Там сперматозоидов улитки 1 встретят яйцеклетки улитки 2 — уже в ее «бассейне с шариками». Собственная сперма и сперма партнера расходятся в улитках, как корабли в море{24}.

Различия, которые демонстрируют улитки (и слизни) в местоположении интромиттумов и половом поведении, указывают на их разную эволюционную историю, а изучение этой эволюционной истории — это занятие на всю жизнь. Вообще, если речь идет о гениталиях, слизни и улитки — самые интересные[59] животные. Обычно они гермафродиты, но это типично для беспозвоночных, так что это наименее любопытный факт. Их гермафродитизм не идет ни в какое сравнение, к примеру, с тем, что они образуют замкнутые цепочки из спаривающихся особей{25} или, свисая с деревьев, фехтуют пенисами в воздухе[60].

Цепочка спаривания включает от шести до двадцати особей (например, такие цепочки делают моллюски-гермафродиты вида Aplysia californica). «Мужская» часть первой улитки соединяется с «женской» частью второй улитки, «мужская» часть второй улитки соединяется с «женской» частью третьей и так далее. Эти животные могут использовать свои интромиттумы обычным способом, но могут и осуществлять с их помощью подкожное осеменение. Нам такой способ размножения кажется неудобным, но это взаимно. Улиткам, по всей видимости, нравится.

Петухи на прогулке

Высокой планке, заданной слизнями, трудно соответствовать, особенно птицам, у которых, как правило, нет интромиттума (он есть только у 3 % видов птиц). Но поверьте, исключения достойны нашего внимания. Древние птицы — те, которые, как считается, имеют предковые, а не приобретенные признаки, — имеют и интромиттум, тогда как у остальных птиц его нет. Это позволяет предположить, что наличие пениса было для птиц примитивным признаком. Более того, некоторые группы птиц, по-видимому, находятся на эволюционной стадии потери полового члена: у ряда представителей семейства куриных, например, все еще есть пенис, но он не используется для интромиссии, а просто… есть. Большинство птиц в ходе эволюции полностью утратили этот орган{26}.

Раньше исследователи считали, что интромиттумом обладают птицы, для которых характерен «промискуитет», то есть птицы, самки которых спариваются более чем с одним партнером. Но кустарниковый большеног категорически опровергает это предположение, спариваясь со всеми самками без разбора, несмотря на отсутствие интромиттирующего пениса. Лишенный полового члена оранжевоногий большеног дает обет моногамии. Между тем среди страусов и эму, у которых есть интромиттум и самцам которых свойственно проявлять отцовскую заботу о потомстве, «много рогоносцев», так что более половины птенцов, которых они воспитывают, биологически не являются их детенышами. В биологии всегда будут исключения, и важно не принять их за правила.

Тем не менее некоторые закономерности, связывающие наличие полового члена и склонность птиц к «промискуитету», действительно есть. Печально известный пенис селезня, как правило, тем длиннее, чем у него больше половых партнеров. Также нужно вспомнить, что утки спариваются более, чем с одним половым партнером, в частности, потому, что селезни, имея собственную партнершу, часто насилуют чужих. Большой член — это не обязательно что-то хорошее.

Как потерять пенис

Интромиттумы демонстрируют такое разнообразие функций, форм и размеров, что может сложиться впечатление — изменение пениса требует прохождения целого ряда эволюционных этапов. Но это не так. Иногда адаптация является результатом единичной мутации, изменения количества конкретного белка в клетке или времени его жизни. Если результат мутации дает преимущество в воспроизводстве и гонке на выживание, признак приживается в популяции.

К серьезным анатомическим изменениям может привести даже незначительное увеличение или уменьшение количества молекул конкретного белка в клетке. Скажем, за наличие полового члена у птиц отвечает ген костного морфогенетического белка 4[61] (BMP4). У кур и перепелов, у которых нет интромиттума, он начинает работать в решающий момент эмбрионального развития.

BMP4 впервые появляется в зарождающихся гениталиях в структуре, называемой генитальным, или половым, бугорком. Если производство белка задерживается, из тканей генитального бугорка развивается половой член или иные половые органы. Но, например, у кур и перепелов количество BMP4 достигает достаточно высоких уровней{27}. Этот белок запускает процесс апоптоза