Секс в океане или Тайна зарождения жизни
«Ну и чего особо плохого в гибридах?» – спросите вы. Поясню: вам лично хотелось бы оказаться на месте мула? Мулы – это дети матери-кобылы от отца-осла, а если наоборот, то это лошаки (удивительно банальные вещи иногда лучше напомнить, когда заводишь ученые разговоры о сексе у животных). Так вот, напомню: и мулы, и лошаки бесплодны. То же касается большинства гибридов у всех животных: они либо стерильны, либо приносят нежизнеспособное потомство. Гибридизация – генетический тупик. Произведение на свет гибридных особей вовсе не стыкуется с главной целью репродукции как таковой – гены будущим поколениям гибридными детьми переданы не будут.
Некоторые гибриды, ставшие продуктами скрещивания близкородственных видов, впрочем, способны размножаться, и даже обильно. Но через одно-два поколения всё равно происходит генетический сбой. В мире гибридов могут рождаться как вполне годные к размножению, так и ни на что не способные особи, но хуже всего то, что от годных гибридных особей в следующем поколении продолжат рождаться ни на что не годные. Последний вариант особенно опасен тем, что первое жизнеспособное поколение гибридного вида может победить в конкуренции родительские виды, а затем, сжив их со свету, породить нежизнеспособное поколение и вымереть. В сухом остатке – полное вымирание трех видов: двух родительских и гибридного.
Так что большинству животных нужно всячески избегать гибридизации. Коралловые полипы для снижения риска появления гибридного потомства потому и синхронизируют с точностью до секунды момент выметывания гамет всей колонией своего вида на рифе, чтобы ко времени нереста той же ночью других видов на поверхности благополучно плавали их успевшие слиться в личинки здоровые и фертильные потомки.
Возьмем для примера два сестринских (очень и очень близкородственных) вида мадрепоровых кораллов – звездчатые кораллы Orbicella annularis (дольчатый) и Orbicella franksi (каменистый, или франк, на жаргоне специалистов). Они настолько похожи и близкородственны, что второй вид до последнего времени считался подвидом первого. Но в полевых условиях их различить несложно. Дольчатый образует толстые столбы с розоватыми или желтыми шляпками, и его колонии похожи на скопления причудливых полуметровых грибов. И тяготеют они больше к самому мелководью, в отличие от обитающих поглубже франков, цветом и формой похожих на подтаявшие шарики шоколадного мороженого. Помимо внешности, есть между ними и важное биологическое различие: нерестятся они хотя и в одну ночь, но не одновременно {237}. Франки – ранние пташки – выметывают гаметы через пару часов после захода солнца, а их дольчатые сородичи – на час-полтора позже.
Столь железно привязанное к строгому расписанию время нереста не просто впечатляет, оно необходимо всем этим видам для выживания. Лишь синхронный нерест позволяет сперме и яйцам каждого вида безошибочно находить друг друга, а разнесение по времени нереста близкородственных видов защищает их гаметы от перекрестного спаривания. Без этого риск гибридизации был бы слишком высоким.
Нам это доподлинно известно, поскольку мы их однажды обманом заставили нереститься одновременно, чтобы посмотреть, что получится. В данном случае я говорю «мы» не абстрактно от имени науки, а потому что лично два этих вида изнасиловала, принудив к одновременному нересту. Манипулировать коралловым сексом оказалось на удивление просто. Всё, что для этого нужно, – ведро и большие черные мусорные пакеты. Не бойтесь, никаких садистских штучек с удушением, этим пусть груньоны занимаются. Большие и черные непрозрачные мусорные пакеты – чем они хуже пресловутого «покрова ночи»? Правильно, сажаем те кораллы, что нерестятся позже, в ведро, устраиваем им темную за час до заката – и пожалуйста: нерестятся на час раньше обычного срока. Так вот мы и заставили дольчатые звездчатые кораллы выметать гаметы одновременно с франками.
Крупные спецы по половому размножению кораллов, такие как доктор Николь Фогарти из Юго-Восточного университета Nova, используют этот трюк регулярно, дабы посмотреть, скрещиваются ли между собой различные виды кораллов и что из этого выходит. Фогарти много ночей провела за увлекательной игрой в коралловую сводницу. Чтобы воспроизвести самый интимный в природе акт, она использует длинную тонкую пипетку, но только с точно откалиброванным по диаметру каналом, чтобы втягивала как раз частицы нужного диаметра, и переносит гаметы полипов множества различных видов в лабораторные пробирки, после чего смешивает всевозможные коктейли из спермы и яиц в различных попарных сочетаниях.
Посредством подобных «опытных оплодотворений» ученые и выяснили, что при определенных условиях дольчатые звездчатые кораллы и франки генетически совместимы, то есть перекрестное оплодотворение между ними не исключено. Но спросите у любого психолога, подрабатывающего на сайте знакомств, и услышите в ответ, что успешное прохождение теста на совместимость не гарантирует, что двое друг другу придутся по вкусу. Сперма дольчатых способна оплодотворять яйцеклетки франков, но по факту это происходит лишь при полном отсутствии у яйцеклетки иного выбора. Типа: «Так и быть, раз больше никого во всем океане не осталось».
Причина не только в щепетильности яйцеклеток, но и в крайне высокой конкурентоспособности и живучести спермы франков {238}. У большинства видов кораллов шансы на успешное оплодотворение иссякают примерно через час после выпуска гамет. Сперма, похоже, выдыхается. А вот у франков сперматозоиды ведут себя как грамотные стайеры: пока их лидерству никто не угрожает, берегут силы, а при приближении соперников резко прибавляют и снова уходят в отрыв.
Поэтому, если бы звездчатые кораллы двух видов нерестились одновременно, у спермы франков было бы преимущество: они взвинтились бы на всю катушку и сумели оплодотворить не только подавляющее большинство яйцеклеток собственного вида, но и множество яйцеклеток дольчатых, которые, судя по всему, не столь избирательны. Но и некоторые яйцеклетки франка, попав в гущу спермы одних дольчатых, вероятно, перед соблазном перекрестного оплодотворения не устояли бы. Таким образом, раздельные часы нереста, наряду с врожденными предпочтениями, также уберегают два этих вида от перемешивания генов.
Но как коралловые полипы столь точно синхронизируют свои репродуктивные часы? Эксперименты с мусорными мешками подтвердили гипотезу, что их встроенный хронометр запускается заходом солнца. Теперь рабочая версия теории запуска нереста такова: нужный календарный месяц колония определяет либо по продолжительности светового дня, либо по господствующим ветрам; дату нереста – по лунному циклу; и, наконец, заход солнца дает сигнал к началу выталкивания по направлению к горлу полипа сгустка гамет. А вот сенсорика, при помощи которой кораллы все эти световые и/или погодные изменения улавливают, до сих пор остается тайной за семью печатями. Ведь не нужно забывать, что у полипов нет ни глаз, ни мозга.
И устрицы, подобно кораллам, выверяют время размножения по комплексу факторов. Как уже отмечалось, сезонные изменения, приводящие к обилию фитопланктона, обеспечивают двустворчатым достаточное питание для запуска процесса вызревания гонад в половых железах. Критически важным фактором является и температура воды: потеплев, она разогревает устриц, помогая им лучше усваивать и перерабатывать эти питательные вещества, и процесс вызревания яиц и спермы резко ускоряется. Далее, когда гонады близки к созреванию, устрицы выпускают биохимические сигналы, будто проверяя, как там дела у соседей. Дело в том, что при помощи таких феромонов устрицы устраивают, по сути, «перекличку» в масштабах всей рифовой популяции, объясняет Джулиана Хардинг, специалист по их репродукции из университета Костал Каролина. Получив сигнал о созревании от других устриц, они, если обоюдно готовы к началу сезона, выпускают ответный биохимический сигнал: «Вас поняли. У нас гаметы также созрели и готовы к отгрузке».