1

Статеве розмноження виникло, як відповідь на необхідність краще адаптуватися до змін довкілля

Сучасні батьки зазвичай не відповідають безпосередньо на запитання своїх дітей про те, як вони з’явилися. Вони вигадують казкові пояснення, відмахуються чи розповідають про все в спрощеній формі. Цікаво, що практично впродовж усієї людської історії, самі дорослі мали досить розмите уявлення про процес зачаття. Механізм статевого розмноження був відкритий порівняно недавно, хоча люди давно помітили зв’язок між вагітністю та статевим актом, чому напевно допомогло одомашнення тварин. В античні часи вважалося, що зачаття відбувається, коли сперма поєднується з менструальною кров’ю, і ці уявлення протрималися дуже довго, доживши до початку ХХ століття. Крім того, до відкриття статевих клітин люди вірили, що живе може з’являтися з неживого, наприклад, вважалося, що личинки мух самозароджуються в м’ясі.

Статеві клітини були відкриті в 1667 році голландським купцем і вченим Антоні ван Левенгуком, який побачив у мікроскоп сперматозоїди, причому спочатку він прийняв їх за паразитів. Яйцеклітини, попри те, що вони значно більші за сперматозоїди й помітні оком, були відкриті ще пізніше — у першій половині XIX століття німецьким біологом Карлом Ернстом фон Бером.

Нам здається природним, що є дві статі, але з погляду передачі генів надійніше клонування — розподіл чи брунькування. Під час клонування батько передасть потомству всі свої гени, а не половину, як під час статевого розмноження. Чому взагалі є статеве розмноження і чому воно так поширене в природі? Ця поширеність має пояснюватися очевидними еволюційними перевагами. Перевага справді є. Вона полягає у швидшій мінливості та, як наслідок, кращій адаптації до середовища, що змінюється, ніж тієї, яка можлива під час накопичення мутацій при самовідтворенні. Природний добір сприяє тим, хто краще пристосований. У природі відбувається постійна еволюційна гонитва між хижаками та їхніми потенційними жертвами. Щоби тільки залишитися у своїй ніші, вони мають постійно ставати сильнішими, швидшими або непомітнішими. Ця еволюційна гонитва була названа біологом Лі ван Валеном принципом Чорної королеви на честь героїні «Аліси в Задзеркаллі». У книзі королева каже Алісі, що «доводиться бігти з усіх ніг, щоби тільки залишитися на тому самому місці!».

Еволюція організмів Землі налічує мільярди років. Близько півтора мільярда років тому з’явилися одноклітинні організми з ядром і хромосомами в них, у яких на молекулах дезоксирибонуклеїнової кислоти (ДНК) було записано більшість їхньої генетичної інформації. Крім того, у клітинній речовині навколо ядра містяться мітохондрії, чиїми пращурами колись були вільно живучі бактерії. Це енергетичні станції клітин, які грають найважливішу роль у забезпеченні клітини енергією. Ймовірні предки мітохондрій — рикетсії, група бактерій, до яких належать збудники висипного тифу. Такий симбіоз клітини з ядром і колись вільної бактерії дав початок усім багатоклітинним організмам орієнтовно 600 млн років тому. У мітохондрій теж є ДНК із власними генами, вони успадковуються незалежно від успадкування генів ядра.

У багатоклітинних організмах різні клітини почали спеціалізуватися на різних діях. У людей майже 200 різних видів клітин, зокрема статеві, які відповідають за розмноження. У хребетних за виробництво статевих клітин відповідає безсмертна лінія так званих клітин-засновниць (зародкова лінія). Вони передаються з покоління до покоління і можуть відтворюватися нескінченно. Автор показує, що сам багатоклітинний організм можна розглядати, як тимчасову структуру для зародкової лінії з метою відтворення. Це ставить крапку в суперечці, що первинне — курка чи яйце. Яйце первинне.

2

В останні десятиліття спостерігається чітка тенденція до зниження кількості сперматозоїдів

Обсяг однієї яйцеклітини дорівнює обсягу 30 000 сперматозоїдів, і вчені досі не знають напевно, чим пояснюється така різниця в розмірах і чому запліднює яйцеклітину один сперматозоїд, а в еякуляті їх понад 200 мільйонів. Популярне пояснення полягає в тому, що велика яйцеклітина є мішенню для сперматозоїдів, що змагаються між собою.

Дослідження показали, що запліднення може бути успішним лише тоді, коли в еякуляті міститься велика кількість сперматозоїдів. Якщо вона нижче за певний рівень, то чоловік не зможе запліднити жінку. Пороговий рівень — приблизно 60–70 млн сперматозоїдів в еякуляті. Однак, після досягнення порога у 125–200 млн сперматозоїдів додаткове збільшення їхньої кількості в еякуляті вже слабо корелює зі збільшенням плодючості.

У багатьох інших ссавців, у тому числі в більшості приматів, хижаків та гризунів, є бакулюм — кістка всередині пеніса, яка не з’єднана з іншими кістками. Її розміри сильно варіюють у різних видів. Її бракує не тільки в людини, а й копитних, кроликів, дельфінів, слонів, китів, сумчастих. Є дані, що величина бакулюма корелює з більш тривалим спарюванням, а в людини вона була втрачена, оскільки еволюційний добір сприяв коротшому статевому акту в людей, що в середньому становить 5 хвилин.