2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки




Начать новую тему Ответить на тему
 
 Зачем нужны самцы?
Сообщение06.07.2023, 21:09 


17/10/16
4793
Часто встречается разбор вопроса о том, зачем нужно половое размножение и не лучше ли всем размножаться почкованием? Далее приводятся очень убедительные примеры преимущества именно полового размножения, причем все они сводятся к смешиванию генетической информации двух особей.

Но остается вопрос: почему обе эти особи не могут быть женскими? Т.е. обмениваться генетическим материалом вполне могут и две самки, которые после этого могут обе вынашивать потомство. Почему одной из особей должен быть самец? Похоже на какую-то специализацию, только не совсем понятно, какую часть работы берет на себя самец?

 Профиль  
                  
 
 Re: Зачем нужны самцы?
Сообщение06.07.2023, 21:46 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


18/09/14
5011
sergey zhukov, вроде, и так неплохо, не сглазьте! :D

В.С. Высоцкий писал(а):
Не помню, как поднял я свой звездолёт,
Лечу в настроеньи питейном:
Земля ведь ушла лет на триста вперёд,
По гнусной теорье Эйнштейна!

Что если и там,
Как на Тау Кита,
Ужасно повысилось знанье,
Что если и там — почкованье?!

 Профиль  
                  
 
 Re: Зачем нужны самцы?
Сообщение06.07.2023, 21:50 


17/10/16
4793
Mihr
Я согласен, что так очень даже хорошо. Но иногда терзают смутные сомнения.

 Профиль  
                  
 
 Re: Зачем нужны самцы?
Сообщение06.07.2023, 23:53 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


18/09/14
5011
На самом деле обмен генетическим материалом среди однотипных особей - явление отнюдь не редкое. Цитата в тему:
Википедия писал(а):
Гермафродитизм достаточно широко распространён в природе — как в растительном мире (в этом случае обычно используются термины однодомность или двудомность), так и среди животных. Большая часть высших растений являются гермафродитами, у животных гермафродитизм распространён прежде всего среди беспозвоночных — ряда кишечнополостных, подавляющего большинства плоских, некоторых кольчатых и круглых червей, моллюсков, ракообразных (в частности, большинства видов усоногих раков) и насекомых (кокциды).
Среди позвоночных гермафродитами являются многие виды рыб, причём наиболее часто гермафродитизм проявляется у рыб, населяющих коралловые рифы.

 Профиль  
                  
 
 Re: Зачем нужны самцы?
Сообщение07.07.2023, 00:49 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


15/10/08
12496
Вы спрашиваете "зачем?", но не уточняете "кому?" Не делайте так больше.

 Профиль  
                  
 
 Re: Зачем нужны самцы?
Сообщение07.07.2023, 11:43 


17/10/16
4793
Mihr
Примеры есть, да. Я имел ввиду синхронный (гомогамный) гермафродитизм, при котором происходит взаимное оплодотворение (как у дождевых червей, скажем). Такие животные симметричны, у них нет полов. Но это все простейшие, а из позвоночных - только некоторые рыбы. Среди млекопитающих таких примеров нет.

Нашел такую идею. Разделение на самок и самцов, возможно, было поддержано естественным отбором потому, что все самки обычно участвуют в размножении, а большинство самцов должно быть отсеяно (либо не доживают до размножения, либо им не достается самок). Т.е. естественный отбор работает в основном на самцах, это и есть их специализация (давать материал для отбора и часто проигрывать, т.е. не размножаться). На самках же естественный отбор работает меньше, т.к. практически все они размножаются. Довольно правдоподобно.
Т.е. разделение полов было поддержано потому, что один пол берет на себя безопасное размножение, а второй пол - "нагуливает" (при помощи естественного отбора) полезные гены, которыми он затем делиться с первым полом.

Утундрий
Я думаю, единственно правильный вопрос тут будет "Почему естественный отбор поддерживает разделение полов.". Спрашивать "зачем нужно", а тем более "кому нужно" - это не правильно.

 Профиль  
                  
 
 Re: Зачем нужны самцы?
Сообщение07.07.2023, 12:00 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


20/08/14
8506
Я задавал этот вопрос Александру Маркову. Вот что он ответил (излагаю своими словами).

(Много букв)

Почему мы все не гермафродиты

Действительно, почему? Ведь это решило бы проблему, что половина популяции никого не рожает, и без отказа от перекрёстного оплодотворения.

Почему же гермафродитизм характерен только для медленных или вовсе неподвижных организмов (дождевые черви, улитки, многие кораллы, растения)?

Ответ в том, что у гермафродитизма проблемы с эволюционной устойчивостью.

Поясним это по пунктам.

Быть мужчиной выгоднее

У каждого гермафродита к моменту первого спаривания есть запас из $N$ неоплодотворенных яйцеклеток и какого-то количества сперматозоидов.

Если он спарится в роли самца, ему нужно будет только восстановить запас сперматозоидов. Дальше можно идти пить пиво.

Если же он спарится в роли самки, то ему нужно будет тратить ресурсы на:
1) восстановление запаса яйцеклеток (снова до $N$), что дороже, чем восстановление запаса сперматозоидов, т.к. яйцеклетки дороже в производстве;
2) вызревание оплодотворенной яйцеклетки (зиготы) внутри тела (она же не выходит из организма сразу после слияния, даже ни разу не поделившись?);
3) возможно, охрану кладки яиц и прочую заботу о них.

Поэтому гермафродиту выгоднее спариваться в мужской роли.

И действительно, многие гермафродиты при спаривании конкурируют за возможность выступить в роли самца и стараются не оказаться в роли самки (вплоть до попыток откусить партнеру пенис и фехтования на пенисах).

Гермафродит становится мужчиной

Рассмотрим мутацию, приводящую к двум эффектам:
а) нормальный запас яйцеклеток у организма теперь не $N$, а $n < N$.
б) Часть ресурсов, которые у предков тратились на производство $N - n$ яйцеклеток, теперь направляется на повышение шанса перефехтовать партнёра пенисом.

Конечно, в результате энергозатраты на то, чтобы успешно трахнуть партнёра и стать отцом, повышаются (более сильные мышцы тратят больше энергии). Но пусть они всё равно меньше энергозатрат на материнство, перечисленных в пп. 1-3. Тогда такая мутация будет поддержана отбором.

Но нужно, чтобы мутация оказывала оба эффекта а) и б) одновременно. Или же чтобы мутация, оказывающая эффект б), достаточно быстро произошла у мутантов, имеющих эффект а), пока они не элиминировались отбором. Ведь эффект а) без б) просто вреден.

Так в популяции могут распространиться мутанты, специализировавшиеся на мужской роли.

Остальные становятся женщинами

После экспансии таких мутантов остальные особи практически потеряют шанс выступить в роли самца (они будут заведомо проигрывать мутантам в конкуренции за мужскую роль), и им станет выгодно специализироваться на женской роли.

Специалисты-самцы и специалисты-самки будут иметь более высокую приспособленность, чем гермафродиты, и вытеснят их.

Решение не для одиноких и медленных

Приведённые рассуждения верны при двух условиях:

1) животное достаточно подвижно, чтобы активно фехтовать пенисами.
2) плотность популяции, помноженная на мобильность особей, достаточна, чтобы у животного не было проблем с поиском партнёра противоположного пола.

Таким образом, у весьма подвижных членистоногих и позвоночных гермафродитизм оказался эволюционно нестабильным, а у растений и прочих улиток сохранился.

 Профиль  
                  
 
 Re: Зачем нужны самцы?
Сообщение07.07.2023, 12:03 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


15/10/08
12496
sergey zhukov в сообщении #1600210 писал(а):
Почему естественный отбор поддерживает разделение полов
Почему ускорение свободного падения? (с) Поддерживает и поддерживает. Примите это за факт и следуйте в тенденции дальше.

 Профиль  
                  
 
 Re: Зачем нужны самцы?
Сообщение07.07.2023, 12:54 


17/10/16
4793
Anton_Peplov
Т.е. отношения двух гермафродитов неустойчивы. Да, это тоже может быть. Ведь самая лучшая стратегия размножения своих генов - эгоистическая: безответственное оплодотворение всех вокруг (т.е. собственное размножение за чужой счет).

Т.е. мир гермафродитов - это отличная (все альтруисты и сотрудничают друг с другом), но неустойчивая система. А мир самцов и самок - это смесь эгоистов и альтруистов - система, может быть, не самая лучшая, но устойчивая. С этой точки зрения самцы по сути занимаются рэкетом, т.е. вместо полезного воспроизводства тратят энергию на борьбу за доступ к дойной корове, к "бесплатному размножению".

Anton_Peplov в сообщении #1600214 писал(а):
Специалисты-самцы и специалисты-самки будут иметь более высокую приспособленность, чем гермафродиты, и вытеснят их.

Это не очевидно. Скорее, тут нужно сказать, что отношения гермафродитов просто неустойчивы. Как бы ни был выгоден гермафродитизм, если он неустойчив, все равно произойдет разделение на два пола. Даже если двуполое размножение ведет всю систему к вымиранию, оно все равно возникнет, ведь оно устойчиво. Конечно, если ситуация в двуполой системе дойдет до катастрофического вымирания, плотность населения снизится, и гермафродитизм снова может стать устойчивым.

 Профиль  
                  
 
 Re: Зачем нужны самцы?
Сообщение07.07.2023, 13:00 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


20/08/14
8506
sergey zhukov в сообщении #1600230 писал(а):
Anton_Peplov в сообщении #1600214 писал(а):
Специалисты-самцы и специалисты-самки будут иметь более высокую приспособленность, чем гермафродиты, и вытеснят их.
Это не очевидно. Скорее, тут нужно сказать, что отношения гермафродитов просто неустойчивы. Как бы ни был выгоден гермафродитизм, если он неустойчив, все равно произойдет разделение на два пола. Даже если двуполое размножение ведет всю систему к вымиранию, оно все равно возникнет, ведь оно устойчиво.
В эволюционной биологии приспособленностью особи называется ожидаемое количество детенышей у этой особи (иногда приходится учитывать еще и внуков). Это характеристика особи, а не популяции. По определению, положительный отбор поддерживает гены, повышающие приспособленность, отрицательный отбор вымарывает гены, понижающие приспособленность. Даже если в итоге страдает суммарное количество детенышей в популяции.

 Профиль  
                  
 
 Re: Зачем нужны самцы?
Сообщение07.07.2023, 13:39 


17/10/16
4793
Anton_Peplov
Интересно, что в таких системах каждый делает шаг в сторону увеличения своей приспособленности, но когда все остальные делают такой же шаг, то приспособленность каждого может стать ниже, чем была у него в начале. Все стремятся туда, где все проигрывают. Причем проигрывают не суммарно и не в среднем, а именно каждый.

 Профиль  
                  
 
 Re: Зачем нужны самцы?
Сообщение07.07.2023, 17:27 


12/08/13
982
Фантастическая повесть "Your haploid heart" вспомнилась вдруг...

 Профиль  
                  
 
 Re: Зачем нужны самцы?
Сообщение07.07.2023, 21:12 


12/08/13
982
sergey zhukov в сообщении #1600238 писал(а):
Причем проигрывают не суммарно и не в среднем, а именно каждый.

Мне уже давно кажется, что prisoner's paradox - это чуть ли не главный закон бытия.

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 13 ] 

Модераторы: photon, Deggial, korona, Ende, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group