Моделювання пояснило одностатеві зв'язки через вигоду нерозбірливого спарювання

Американські біологи побудували математичну модель, яка підтверджує, що при ряді умов найбільш оптимальною еволюційною стратегією для збереження виду є спарювання з будь-якою особиною свого виду незалежно від статі. У такому випадку одностатеві зв'язки з еволюційного парадоксу перетворюються на логічний наслідок стратегії економії ресурсів на пошук відповідного партнера. Стаття опублікована в журналі

Сексуальні зв'язки з представниками своєї статі досить широко поширені в природі, і зустрічаються як серед ссавців і птахів, так і серед безхребетних, наприклад, це нерідке явище у комах і голкошкірих. На перший погляд, така поведінка повинна була елімінуватися в процесі еволюції, адже одностатеві зв'язки не призводять до появи потомства, а значить, можуть вважатися марною розтратою ресурсів (докладніше про це можна почитати в нашому матеріалі «Дарвінівський парадокс»).

У пошуках дозволу цього парадоксу еволюційні біологи з Університету Північної Кароліни Брайан Лерч (Brian Lerch) і Марія Серведьє (Maria Servedio) припустили, що збереження в популяціях одностатевих зв'язків може бути просто наслідком стратегії «нерозбірливого спарювання» (indiscriminate mating). Така стратегія стає оптимальною, коли ресурсів на пошук партнера протилежної статі витрачається занадто багато, і вигідніше спаритися з першою-ліпшою особою, ніж втратити шанс залишити потомство взагалі. Свою гіпотезу вчені підкріпили математичною моделлю, що враховує безліч факторів, супутніх статевому розмноженню в природі. Більше того, розрахунки показали, що нерозбірливе спарювання, ймовірно, було основною стратегією на зорі появи статевого розмноження.

Статеве розмноження, на відміну від безполого, досить витратний процес, воно вимагає вироблення деяких відмінних знаків для різних статей не тільки на рівні гамет, але і на рівні цілого організму (грубо кажучи, самки повинні відрізнятися від самців). Однак в реальності далеко не для всіх видів це реалізується. Тому при побудові моделі вчені в якості основних параметрів взяли не тільки співвідношення підлоги в популяції («шукаючого» (searching) і «шуканого» (targeted)), але і витрати на сигналізацію про приналежність до «шуканої» статі (s), і витрати на розпізнавання цих сигналів від протилежної статі (c). Крім того, важливим параметром моделі виявилася ймовірність померти між раундами спарювання d (наприклад, якщо розмноження прив'язане до певного сезону).

Виявилося, що нерозбірливе спарювання стає оптимальною стратегією в тих випадках, коли сигналізація у «шуканої» статі виражена слабо, а витрати на її розпізнавання, навпаки, високі. Крім того, вона вигідна, коли представників «шуканої» статі в популяції більше, ніж «шукаючого» - в цьому випадку, спарюючись з ким завгодно, з великою ймовірністю вгадаєш, і можна заощадити ресурси на розпізнавання і сигналізацію.

Рівень смертності в «міжсезонні» виявився нелінійно пов'язаний зі статевою нерозбірливістю. Модель вказала на вигідність спарювання з ким потрапило при низькому і високому рівні смертності (d = 0,1 і d = 0,9) (при однакових s і с), проте при помірних шансах померти (d = 0,5) оптимальніше виявилося все ж пошукати партнера протилежної статі. На інтуїтивному рівні це можна пояснити тим, що в першому випадку (d = 0,1) шансів на розмноження протягом життя багато, і помилкове спарювання з особою тієї ж статі легко можна компенсувати в наступні раунди розмноження. Коли смертність між раундами висока (d = 0,9), у особини так мало шансів залишити потомство в принципі, що витрачати ресурси на пошук певного партнера виявляється нераціонально.

Крім цих параметрів, у моделі врахували також ряд інших факторів, таких як ймовірність відмови партнера спарюватися і «ціну фертильності» (тобто ймовірність померти в результаті розмноження). З урахуванням цих факторів, вчені зробили висновок, що статева розбірливість менш імовірна в розсіяних нечисленних популяціях, а також тих популяціях, де «шукана» стать вибаглива, а «шукаюча» - схильна до змагальності.

На користь своєї моделі біологи навели приклад комах, де в 80 відсотках випадків спарювання зі своєю підлогою трапляється помилково через невиражений статевий диморфізм. Однак, як зауважують автори, у хребетних одностатеві зв'язки часто трапляються в результаті потягу до своєї статі, і можуть бути результатом принципово інших еволюційних стратегій, як, наприклад, зміцнення соціальних зв'язків. З цієї та низки інших причин, до людей описувана модель є непримінною, застерігають автори роботи.

Раніше ми розповідали, що статеве розмноження, згідно з однією з гіпотез, з'явилося для захисту виду від передачі злоякісних пухлин з покоління в покоління.