Домінантні самці виявляються в програші, коли їх занадто багато (новини етології)

Домінантні самці виявляються в програші, коли їх занадто багато

Деякі гени корисні одній із статей, але шкідливі іншому. Наприклад, аллели (генетичні варіанти), що підвищують рівень тестостерону, можуть сприяти репродуктивного успіху самців і одночасно знижувати плодючість самок. Експерименти на рудих полівках показали, що такі аллели можуть перебувати під дією частотно-залежного відбору. Домінантні самці полівок з високим рівнем тестостерону залишають більше потомства лише в тому випадку, якщо таких самців в популяції не надто багато. Надлишок домінантних самців веде до того, що більше потомства починають залишати самці з низьким рівнем тестостерону. Завдяки частотно-залежного відбору аллели, які сприяють високому і низькому рівню тестостерону, співіснують в генофонді популяції, які не витісняючи один одного.

Однак для того, щоб пояснити стійке збереження в генофонді поліморфізму (різноманітності) за такими аллелям, одного лише «сексуального антагонізму», взагалі кажучи, недостатньо. Якщо виграш, одержуваний від алелі самками, переважує програш, одержуваний від нього самцями, аллель він не зафіксується (досягти 100-відсоткової частоти). І навпаки, якщо програш однієї із статей в середньому більше, ніж виграш іншого, аллель повинен елімінувати (відсіятися відбором). Розраховувати на тривале збереження генетичного поліморфізму можна лише в тому випадку, якщо виграші і програші дивно точно врівноважені.

Тому якщо ми спостерігаємо в популяції стійко зберігається поліморфізм по «сексуально антагоністичним» аллелям, то має сенс пошукати якісь додаткові фактори, які не дозволяють одному з конкуруючих алелей повністю витіснити інший. Таким фактором може бути балансуючий, або частотно-залежний, відбір. Так називають ситуацію, коли вигідність (виборче право, «пристосованість») алелі знаходиться в зворотній залежності від його частоти: аллель вигідний, поки рідкісний, але в міру зростання частоти його корисність знижується. При певній частоті алелі його пристосованість виявляється рівною пристосованості конкуруючого алелі. Саме на цьому рівноважному рівні його частота і буде підтримуватися балансуючим відбором.

Зручним об'єктом для вивчення «сексуально антагоністичних» алелей є руді полівки - широко поширений, масовий і невибагливий вид гризунів. Раніше було показано, що у рудих полівок аллели, що підвищують рівень тестостерону у самців, є сексуально антагоністичними. Самцям вони вигідні, тому що роблять їх поведінку більш «домінантним». У лабораторних умовах самці з високим рівнем тестостерону майже завжди перемагають інших самців в прямій конкуренції за самку. Однак ці ж самі аллели знижують плодючість самок. Це видно з того, що сестри домінантних самців в середньому значно менш плодовиті, ніж сестри недомінантний самців.

Біологи з Фінляндії, Австралії та Франції вирішили перевірити, чи не перебуває рівень тестостерону під дією балансуючого відбору. Для цього вони протягом двох років спостерігали за популяціями полівок в умовах, наближених до природних. Робота проводилася в центральній Фінляндії. Спійманих в природі звірків містили в неволі протягом 4-5 поколінь, здійснюючи відбір в двох напрямках. У першій лінії (Mf, від слів Male - Самець і female - самка) відбирали самих домінантних самців і самих неплідності самок, у другій - навпаки, найбільш недомінантний самців схрещували з самими плідними самками (лінія mF).

Перед початком польових експериментів у звірків перевірили рівень домінантності і тестостерону. Результати підтвердили, що все поки йде за планом: у самців з лінії Mf обидва показники виявилися достовірно вище, ніж у самців з лінії mF.

Потім полівок розділили на групи по 8 особин (4 самці, 4 самки), і кожну групу поселили на окремому обгородженому ділянці площею 0,2 га. Всього в експерименті взяла участь 31 така група. Групи ділилися на дві частини: в одних було по 3 самця і 3 самки з лінії Mf і по одному самцеві і однієї самки з лінії mF, тобто чисельна перевага була на боці домінантних самців і неплідності самок. В інших групах, навпаки, в більшості були недомінантний самці і плодовиті самки з лінії mF. У народжених дитинчат брали з кінчика хвоста пробу ДНК і встановлювали батьківство. Полівки жили на своїх ділянках самі по собі, в умовах, «наближених до реальності». Їм доводилося самим добувати собі їжу і рятуватися від хижаків, таких як лисиці і тхори: огорожа навколо ділянок була нездоланна для маленьких полівок, але не для хижаків.

У самок нічого подібного не виявилося: плодючість самок Mf була низькою, самок mF - високою незалежно від того, який тип самок переважав в популяції.

З цього дослідження можна зробити два основні висновки. По-перше, показано, що алельних варіанти генів, що надають протилежний ефект на пристосованість самців і самок, можуть знаходиться під дією балансуючого відбору - і тому в генофонді може довго зберігатися поліморфізм за цими генами. Цікаво було б з'ясувати, якою мірою цей висновок докладемо до інших тварин, включаючи людину.

По-друге, робота наочно показала, що при з'ясуванні питання про те, як діє відбір на ту чи іншу ознаку, небезпечно обмежуватися тільки експериментами в лабораторії. У міру можливості потрібно проводити досліди і в природних умовах. Наприклад, в лабораторних дослідах вдавалося виявити лише позитивний вплив рівня тестостерону на репродуктивний успіх самців рудої полівки. Про те, що цей вплив може бути і негативним, вдалося дізнатися тільки завдяки польовим спостереженням. Самець з високим рівнем тестостерону завжди виявляється у виграші, якщо він ситий, здоровий, захищений від хижаків, паразитів і негоди, і єдине, що йому потрібно зробити, - це поборотися один на один з іншим самцем за самку. У природних умовах доля такого самця може скластися інакше.