Почему же все-таки два?

На нашей планете обитает несколько миллионов видов животных. Они редко бывают похожи друг на друга. Одни живут в воде, другие на суше, одни любят холод, другие предпочитают тепло, некоторым необходимо высокое давление, многие могут жить почти в вакууме. Но как ни различны между собой отдельные виды животных, у всех у них есть нечто общее, представители каждого вида делятся на мужские и женские особи. Только очень примитивные существа не имеют пола.

Зачем же понадобилось природе разделить все живое на две противоположные группы? С выполнением какой задачи не мог справиться один организм?

Обычно существование двух прямо противоположных полов связывают с потребностями самого процесса размножения. Но это никак не может быть первопричиной раздельнополости. Ведь примитивные организмы, у которых такого разделения еще не произошло, превосходно размножаются, и немало раздельнополых существ сохраняют способность размножаться бесполым путем.

Бесполое размножение распространено довольно широко. Наиболее простой способ – деление. Так размножаются амебы, инфузории и многие другие одноклеточные организмы. В самых общих чертах он состоит в следующем: само тело клетки, ее ядро, все составляющие ядро хромосомы делятся на две равные части, в результате чего из одной клетки возникают два совершенно одинаковых организма, ничем не отличающихся от первоначальной материнской клетки.

Иногда приходится прибегать к различным ухищрениям. Очень интересно наблюдать деление тэкамебы, живущей в миниатюрной раковине. Процесс начинается с того, что материнская клетка через отверстие в раковине выползает наружу и здесь создает второй домик – раковину, являющуюся зеркальным изображением основной. Первоначально обе раковины соединены друг с другом. Закончив постройку нового дома, тэкамеба несколько раз заползает то в один, то в другой, как бы проверяя, все ли в порядке. Потом тело ее делится на два самостоятельных организма, и новые клетки расползаются по своим раковинам, а последние отделяются друг от друга. С этой минуты оба организма существуют как самостоятельные.

Другой способ бесполого размножения называется почкованием. Он состоит в том, что от родительского организма отделяется небольшая часть. Если это одноклеточный организм, то в выделившейся части находится и маленькое ядрышко. От многоклеточного организма отделяется целая группа клеток, из которых впоследствии вырастает новая особь. Так размножаются дрожжи, а из многоклеточных – гидра.

Третий способ бесполого размножения – спорообразование. При этой форме размножения ядро родительского организма делится на несколько, иногда на очень большое количество маленьких ядер, после чего делится на такое же число частей и сама клетка.

Вновь образованные маленькие клеточки – споры не похожи на родительский организм. Они очень малы и в отличие от взрослых организмов заключены в прочную защитную оболочку, которая предохраняет от любых неблагоприятных воздействий окружающей среды. Благодаря этому споры могут переносить разные превратности судьбы: высушивание, сильное нагревание или охлаждение.

Спорами размножаются возбудители малярии – плазмодии, паразитирующие в красных кровяных тельцах человека. Там каждый плазмодий делится на 12 или 24 споры. Когда все споры, сколько бы их ни было в крови человека, разом покидают красные кровяные тельца, последние разрушаются, и это вызывает очередной малярийный приступ. Плазмодиям свойственно не только бесполое размножение. Попав вместе с зараженной человеческой кровью в пищеварительный тракт комара, они размножаются половым путем.

Вот видите, сколько способов бесполого размножения придумала природа. Значит, вовсе не задачи размножения вызвали появление двух полов. Что же тогда еще?

Возникло предположение, что при длительном бесполом размножении вследствие нарушения генетического кода должно произойти вырождение организмов, как это наблюдается в случае браков между близкими родственниками. Предположения, как известно, сами по себе ничего не стоят. Ученым нужны были точные факты. Решили поставить опыт на таком организме, который может одинаково легко размножаться и половым и бесполым путем.

Выбор пал на инфузорию туфельку, довольно крупный и очень сложно устроенный одноклеточный организм. Опыт ставился таким образом, что как только живущая в одиночку инфузория туфелька делилась, давая два самостоятельных организма, их тотчас разделяли, чтобы помешать половому размножению. В условиях такого эксперимента туфельки делятся обычно два раза в день. У исследователей хватило терпения в течение 22 лет наблюдать за размножением одной-единственной инфузории! За это время успело смениться 13 500 поколений. Предполагаемого вырождения и гибели потомства не произошло.

Таким образом, даже организмы, которым свойственны оба типа размножения, могут на протяжении десятков тысяч поколений без особого ущерба для себя размножаться только бесполым путем. Очевидно, необходимость двух полов заключается в чем-то другом. Она становится более понятной, если разобраться, какую роль в процессе размножения выполняет каждый пол.

Любой вид животных для своего существования нуждается в воспроизводстве достаточного количества хорошо подготовленных к жизни детенышей. Если отбросить некоторые исключения, то можно утверждать, что количество детенышей зависит главным образом от количества взрослых самок. Любой самец может вступить в брак со многими самками.

Какую же функцию выполняют самцы? Мужчины, оказывается, отвечают за качество. Обзавестись семьей способен далеко не каждый. Чтобы заполучить самку, приходится выдержать жестокую конкуренцию. Семьянинами становятся в первую очередь хорошо приспособленные к жизни самцы.

Речь, безусловно, идет не только о физической силе, хотя и она совершенно необходима, чтобы получить и удержать гнездовой участок или выйти победителем из рыцарских турниров, которые устраивают самцы многих видов животных. Дети всегда бывают похожи на родителей, и более приспособленные к жизни самцы, естественно, дадут более полноценное потомство.

Чтобы самцы могли справиться со своими обязанностями, осуществлять контроль за качеством потомства, они должны быть хорошо осведомлены о всех изменениях окружающей среды, а для этого, во-первых, должны быть менее приспособленными к жизни, чем самки, чтобы сразу же почувствовать малейшее ухудшение условий жизни, а во-вторых, очень разными, чтобы одни осуществляли контроль главным образом за климатическими условиями, другие за пищевыми ресурсами, третьи за естественными врагами.

Действительно, самцы, а вовсе не самки, как это принято считать, являются слабым полом. Даже человек ничем в этом отношении не отличается от остальных существ. Если взять хотя бы продолжительность жизни, то для всех народов она гораздо выше у женщин, чем у мужчин. В любой стране среди столетних людей не меньше 60 процентов женщин. Однако рекорды по долгожительству чаще всего дают мужчины. Хотя в массе своей они и хлюпики, но поскольку они очень отличаются друг от друга, среди них всегда найдется один-два, которые станут чемпионами.

Памятуя эти обстоятельства, мы легко поймем всю бесплодность споров об уровне умственных способностей мужчин и женщин, которые одно время были так модны. Действительно, женщины более однообразны, более похожи друг на друга и, видимо, подарили миру несколько меньше гениальных личностей. Но зато, несомненно, среди женщин значительно меньше круглых идиотов, чем среди мужчин.

Таким образом, основная причина двуполости – невозможность иным путем обеспечить необходимого количества высококачественного потомства.

Вторая причина возникновения двуполости состоит в том, что она позволила эволюции идти более быстрыми темпами. Ведь при бесполом размножении «ребенок» как две капли воды похож на мать. Только в силу случайных, редких причин он может от нее отличаться, поэтому новые признаки при бесполом размножении животных появляются редко и медленно накапливаются.

Совсем иная картина, когда у ребенка есть и отец и мать. Он что-то наследует от одного, что-то от другого родителя. Это не серийное производство, каждый ребенок создается, так сказать, по индивидуальному проекту, и если он оказался удачным, то новые ценные качества очень скоро станут широко распространенными среди данного вида животных.

Брак и семья

Большинство животных нашей планеты размножается половым путем. У одноклеточных организмов основным содержанием полового процесса является обмен ядерным веществом между обеими врачующимися клетками.

Вот как это происходит у инфузории туфельки. Две решившие приступить к половому размножению инфузории тесно прижимаются друг к другу брюшными сторонами так, что их ротовые отверстия совпадают. Затем у обоих вступивших в контакт организмов многократно делятся ядра, претерпевая при этом ряд превращений, в результате которых у каждой туфельки остается лишь по два ядра, женское, стационарное, и мужское, блуждающее, число хромосом в которых уменьшено вдвое. Инфузории взаимно обмениваются блуждающими ядрами. Переместившееся ядро сливается со стационарным ядром инфузории-хозяйки, в результате чего у каждой туфельки образуется по одному новому ядру с полным набором хромосом.

В половом размножении одноклеточных могут участвовать два совершенно одинаковых на вид организма, как это бывает у инфузории туфельки, или явно не похожие друг на друга существа. У малярийного плазмодия, о котором уже шла речь, после ряда бесполых поколений, состоящих из одинаковых, как две капли воды похожих друг на друга спор, из которых развиваются также похожие друг на друга амебообразные существа, на 10–11-й день возникает половое поколение, состоящее из более мелких мужских и более крупных женских особей, которые размножаются уже половым путем.

У многоклеточных организмов есть особые половые клетки, слияние которых, или, правильнее, оплодотворение, и приводит к возникновению нового организма. Это сильно осложнило процесс размножения. Природе пришлось изобрести массу всевозможных приспособлений, чтобы обеспечить встречу мужских и женских половых клеток.

У большинства низших организмов она происходит на стороне, причем родители часто не прилагают никаких усилий, чтобы их половые клетки встретились. Нерадивым родителям, чтобы оставить потомство, приходится запасаться колоссальным количеством половых клеток, только в этом случае их можно выбрасывать просто на ветер, как поступают растения, рассеивая по белу свету свою пыльцу. У животных аналогичные процессы могут происходить только в воде, но, конечно, на значительно меньших пространствах.

Половые клетки не полагаются на случайные встречи. Обычно сперматозоиды – мужские половые клетки – способны двигаться самостоятельно, и иногда довольно быстро. Все же, чтобы большинство женских половых клеток оказалось оплодотворенным, количество мужских половых клеток должно значительно превосходить количество женских. Так размножаются медлительные морские звезды, усеянные колючками морские ежи и многие другие морские обитатели.

Половым клеткам колониальных животных, благодаря тому, что они живут все вместе, легче найти друг друга, но для этого они должны оказаться в воде одновременно. Но как животным сговориться между собой?

На этом уровне развития организмов понятен только химический язык. В половых клетках или вместе с ними в воду выбрасываются вещества, которые стимулируют выделение половых продуктов у животных того же и противоположного пола. Получив приказ, вся колония приступает к размножению. Почти одновременно на ограниченном пространстве накапливается большое количество половых клеток обоего пола. Только это и обеспечивает успешное оплодотворение.

Специалисты, занимающиеся промыслом устриц, давно овладели этим несложным языком. Они подсказывают устрицам, когда пора приступать к размножению. В благоприятное время года в воду на устричной банке одновременно выпускаются половые продукты, добытые от сотен или тысяч устриц. Это вызывает у свободно живущих устриц массовую яйцекладку и последующее оплодотворение выметанных яиц. Искусственно вызванная яйцекладка значительно повышает урожайность устричных угодий.

Животные, способные передвигаться, в брачный период собираются парами, группами или даже огромными стаями, как это бывает у рыб. Самцы всем своим поведением заставляют самку выметывать икру и тут же поливают ее молоками.

Еще более тесный контакт между самцом и самкой у земноводных. Как только наступит время для икрометания, самец лягушки находит себе подругу, крепко обхватывает ее передними лапками за талию и не отпускает, пока не будет отложена икра. Иногда встреча самца и самки происходит еще на берегу, вдали от подходящего водоема. Забавно наблюдать, как грузными прыжками спускаются к воде самки, неся на спине отцов своих будущих детей. Все время, пока самка откладывает икру, самец находится у нее за спиной. Это очень удобно, так как на выделившуюся икру тотчас извергается сперма.

У высших животных встреча половых клеток происходит внутри тела матери. Для этого у животных существуют особые приспособления – наружные половые органы. Чтобы обеспечить встречу половых клеток, самец и самка вступают в непосредственный контакт, который называется спариванием.

Спаривание у большинства животных бывает в строго определенное время года. Так происходит потому, что в остальные периоды жизни самки не имеют зрелых половых продуктов, их организм не подготовлен для размножения и не может обеспечить развития зародыша. Самцы теплокровных животных способны к спариванию в любое время года. Лишь у некоторых из них, например у самцов оленей, вне периода размножения зрелые половые клетки отсутствуют. Приуроченность размножения к определенному времени года вполне целесообразна, так как детеныши, рожденные в неблагоприятное для их развития время, неизбежно погибнут.

Есть животные, которые могут спариваться в любое время года, но продуктивно это закончится лишь в том случае, если и у самца и у самки в этот момент имеются зрелые половые продукты. Для человека таких периодов в году 13, но продолжительность каждого из них очень невелика, обычно не превышает суток. Следовательно, только в течение этих 13 дней женщина может стать матерью.

Не всегда внутреннее оплодотворение происходит в результате спаривания. У многих насекомых, у тритонов, аксолотлей, саламандр и других животных спаривания как такового не бывает. Самец откладывает сперматофор (небольшой мешочек, в котором находится сперма), и только затем он сам или самка засовывает его в половое отверстие. Часто вводится не весь сперматофор, а только его шейка, из отверстия которой сперматозоиды проникают в половые пути самки. Чтобы сперматофор не отвалился, существуют специальные приспособления – боковые отростки. С помощью этих отростков или особого клейкого секрета из придаточных желез самца сперматофор прочно прикрепляется к телу самки. Пустой сперматофор самки многих насекомых съедают.

Иногда все происходит еще проще. У некоторых насекомых сперма выбрасывается прямо наружу, потом с помощью ротовых придатков собирается самцом и вводится в половые органы самки.

Копулятивные органы самцов и половые отверстия самок могут находиться на различных частях тела, на лапках, на голове и т.д. Пауку крестовику в качестве копулятивного органа служит острие челюстного щупальца. Перед спариванием он плетет небольшую паутину и в нее выделяет сперму, после чего забирает особым выростом щупальца, как пипеткой, немного жидкости из выделенной им капли. Лишь после этого он может приступить к спариванию.

У улиток половое отверстие расположено на голове. У осьминога сперма содержится в одном из восьми щупалец, которое и вводится в половое отверстие самки при спаривании. Особенно интересно, что щупальце, наполненное сперматозоидами, может отделиться от тела осьминога и вести самостоятельный образ жизни.

Раньше такое щупальце считали особым животным и называли гетерокотилем. Никто и не подозревал, что это всего-навсего один из органов головоногого моллюска. Когда гетерокотиль встречает на своем пути самку осьминога, он заползает ей в половые пути, и там из него выдавливается сперма.

Самки некоторых насекомых не имеют специального полового отверстия. Самец вкалывает свой острый копулятивный орган в любую часть тела самки, а впрыснутые сперматозоиды блуждают по внутренним полостям, пока не наткнутся на яйцеклетку. То же самое наблюдается у коловраток и пиявок. Только в этом случае в тело самки вбуравливается сперматофор.

Процесс спаривания длится от нескольких секунд до нескольких дней. У лягушек ложное спаривание, о котором уже говорилось, продолжается до трех суток. У бабочек, спаривание которых длится несколько часов, самец выделяет специальное клейкое вещество, оно быстро твердеет на воздухе и прочно скрепляет его с самкой.

Иногда спаривание чревато опасными последствиями. Самец-паук осторожно подкрадывается к самке, ибо, если она его успеет увидеть, то непременно набросится и съест. Зато после спаривания ускользнуть удается немногим, паучиха непременно закусит своим супругом. Смертельная опасность грозит самцу даже во время спаривания, поэтому некоторые пауки накрепко запирают пасть самки особыми крючочками, расположенными на передних ногах. Не удивительно, что у некоторых южных пауков число самцов в десятки и даже сотни раз превышает число самок. Лишь в такой массе находится достаточное количество безрассудных, отваживающихся вступить в брак.

У некоторых животных спаривание всегда заканчивается гибелью одного из супругов. Трутень, которому во время брачного полета посчастливится обойти своих соперников и догнать самку, погибает сразу же после спаривания. У богомолов самка еще во время спаривания начинает поедать самца прямо с головы.