Эта книга – не про секс
Вас такое заявление может озадачить. В конце концов, прошлые страницы были усеяны словами и фразами, напрямую связанными с сексом. Дело в том, что бытовое значение биологических терминов редко имеет что-то общее с определением, которое используют сами биологи. Для биолога «секс» – это не процесс введения гениталий в чужие гениталии или другие стратегические отверстия, а также не прелюдии к этому процессу (во всяком случае, в рабочее время). Секс в биологическом смысле означает «обмен ДНК между двумя особями», а обмениваться ДНК можно совершенно по-разному – и многие из этих способов сексом в обыденном понимании не назвать.
Возьмем, к примеру, бактерий. Они часто заимствуют фрагменты ДНК у других бактерий и помещают их в свой геном при помощи специальных нитевидных выростов – фимбрий. Даже бесхозные нити ДНК, найденные в микроскопической среде, бактерии вплетают в свои хромосомы. Вот как устроен «бактериальный секс», как называют его микробиологи, – а вовсе не так, как можно предположить, вбив слово «секс» в поисковик.
Главное отличие заключается вот в чем. Секс – а именно поиск ничейных кусочков ДНК – нужен бактериям не для размножения, а для того, чтобы лучше жилось на свете. (В интернет за сексом идут с той же целью, но это уже другой разговор.) Фрагменты ДНК, подобранные бактериями, нередко содержат полезные гены. С помощью этих генов бактерия может, к примеру, залатать дыру в своем геноме или научиться усваивать питательные вещества, под которые не была заточена ее ДНК. Для того чтобы оставить потомство, бактериям совокупляться не нужно: они размножаются делением. В мире бактерий секс и размножение никак друг с другом не связаны[11].
Для большинства организмов покрупнее, таких как мы с вами, секс – это обычная часть процесса размножения. У нас по два комплекта всех наших генов – один от мамы, другой от папы. Наши яйцеклетки и сперматозоиды содержат по одному комплекту этих генов. Объединяя яйцеклетки со сперматозоидами, мы производим на свет детей, у каждого из которых тоже по два набора генов – но уже своих.
Однако объединять сперматозоиды с яйцеклетками организмы могут по-разному, и совокупление – лишь один способ из многих. Кораллы, например, всю жизнь проводят на одном месте. Им остается только выпускать сперматозоиды и яйцеклетки в воду с надеждой, что они как-нибудь встретятся[12]. А березы, растущие вдоль дорог во многих северных странах, каждую весну выбрасывают в воздух миллиарды пыльцевых зерен с мужских сережек, лишь немногим из которых суждено достичь тычинок в женских сережках. Едва ли аллергики осознают, что чихать по весне их вынуждает именно березовый эякулят.
Ну ладно, скажете вы. Допустим, у микроорганизмов, кораллов и прочих чудных существ секс проходит довольно экзотично. Но зато почти все привычные нам животные совокупляются так же, как и мы, смешивают свой генетический материал и производят потомство, да? Увы, вовсе не обязательно. У ложноскорпионов, к примеру, всё иначе. Эти животные внешне похожи на маленьких скорпионов, только без жала. Самцы ложноскорпионов разбрасывают по земле шарики со своим семенем. Найдя такой шарик, самка, если у нее есть настроение, располагает над ним свое генитальное отверстие, присаживается и втягивает его.
У многих видов ногохвосток и саламандр секс такой же безличный[13]. Собственно говоря, с немалой вероятностью изначально обмен половыми клетками происходил именно так, а гениталии развились уже потом, чтобы передавать семя напрямую – так эффективнее[14].
Мы, люди, смотрим на секс близоруко. На самом деле это лишь один из множества способов совместить свою ДНК с ДНК другой особи.
Еще одно популярное заблуждение гласит, что секс и размножение – по сути одно и то же, по крайней мере в природе. Это не так. Мы уже знаем, что бактерии совокупляются – смешивают чужую ДНК со своей, – но в процессе не размножаются. Бывает и наоборот: многие организмы размножаются без всякого секса. Многие растения, некоторые насекомые (среди них наездники[15] и палочники), отдельные ящерицы, а также бделлоидные коловратки почти всегда предпочитают иные способы размножения[16]. Все особи у них – самки, и они производят на свет генетически идентичных себе дочерей-клонов. Им не нужны ни самцы, ни обмен ДНК с помощью половых клеток. Словом, эти наши шуры-муры не для них.
Собственно говоря, биологи до сих пор недоумевают: а зачем вообще нужен секс? Клонировать себя, как вышеупомянутые животные, в четыре раза эффективнее, чем размножаться половым путем. Во-первых, не надо искать самца и делить с ним генетический материал – сразу двойное преимущество. Во-вторых, производить на свет потомство могут все дети-клоны, а не только дочери – вновь двойная выгода. Но секс слишком уж широко распространен в природе, а значит, у него должно быть веское преимущество перед клонированием. (Нет, радость соития в биологии преимуществом не считается.) По мнению биологов, размножение половым путем или позволяет перехитрить паразитов, или дает возможность избавиться от вредных мутаций в ДНК.
При чем тут паразиты, спросите вы? Представим на минутку, что люди размножаются клонированием. Ева, вместо того чтобы возлечь с Адамом, родила генетически идентичных себе дочерей. Они, в свою очередь, родили ей таких же одинаковых внучек – и так до тех пор, пока точные копии Евы не заполонили весь мир.
Но тут в игру вступает смертоносный паразит, например вирус. Виду, который размножается половым путем, он не страшен, поскольку далеко зайти не сумеет: при попадании в организмы, генетически отличные от его первых жертв, паразиту придется мутировать, чтобы обойти их иммунитет. У клонирующегося же вида геномы всех особей идентичны, а значит, и уязвимые места одни и те же. Паразит распространился бы быстрее ветра, и одинаковые правнучки Евы канули бы в Лету.
Выходит, при первой же вспышке эпидемии все преимущества клонирования сойдут на нет. А если животные или растения размножаются путем спаривания, они ничем не рискуют, так как геном всего их потомства состоит из случайных рекомбинаций генов обоих родителей. Даже если паразит окажется чрезвычайно вредным, часть потомства стойко перенесет заражение.
Итак, особи спариваются друг с другом и все время перемешивают свои гены, только чтобы не дать стремительно эволюционирующим паразитам себя обогнать. Вот почему гипотезу о защите от паразитов также называют принципом Черной Королевы. Помните, у Льюиса Кэрролла она говорит Алисе: «Ну а здесь, знаешь ли, приходится бежать со всех ног, чтобы только остаться на том же месте»[17].
Эта гипотеза вполне логична и привлекательна, но есть и еще один популярный (по меркам эволюционных биологов) довод в пользу секса: это такой хитрый способ избавиться от ошибок, накопившихся в геноме. При каждом копировании ДНК – например, в процессе создания сперматозоида или яйцеклетки, а также во время клонирования – есть крошечный шанс, что копировальное устройство прочтет хотя бы одну букву неверно и перенесет свой вариант в копию. (Что с него взять, это же просто химическое вещество.) Было А – стало Т, было Ц – стало Г. Кроме того, буква может удвоиться или вовсе исчезнуть.
Иногда эти «опечатки» оказываются безвредными или даже полезными, но чаще всего они только всё портят. У организмов, которые воздерживаются от секса и копируют сами себя, опечатки будут постепенно накапливаться, а гены со временем исказятся до неузнаваемости, как при игре в испорченный телефон. Дочери таких организмов не только наследуют ошибки материнских генов, но и добавляют свои. С каждым новым поколением ошибок будет всё больше, а значит, над генетическим здоровьем потомства нависнет нешуточная угроза.
Предотвратить такой расклад может секс. Конечно, при создании яйцеклеток и сперматозоидов тоже возникают ошибки, которые затем наследуются потомством. Однако гены при этом перемешиваются случайным образом, и сочетание двух половых клеток тоже получается случайное. В итоге одни потомки наследуют много ошибок, а другие – ни одной. Тем, кто унаследует меньше ошибок, будет проще пережить естественный отбор, и с каждым поколением серьезные генетические дефекты будут устраняться сами собой.
Ученые до сих пор не сошлись во мнении, какая из этих теорий лучше описывает преимущества секса[18]. Очевидно только одно: эти преимущества наверняка есть, иначе всё живое на планете размножалось бы клонированием. Не было бы ни самцов с самками, ни сперматозоидов с яйцеклетками, ни совокупления. Гениталий бы тоже не было, и про них уж точно не писали бы научно-популярных книг. Поэтому важно помнить: каким бы привычным и неизбежным ни был для нас секс, в природе это не первоначальный способ размножения, а лишь вторая, улучшенная версия, на удивление сложная и запутанная. И возникла она для того, чтобы уберечь нас от неминуемых при клонировании неприятностей.
Есть в сексе и другие очевидные на первый взгляд принципы, которые, если к ним присмотреться, требуют объяснений. Вот есть самцы и самки – почему так? Размножение половым путем вовсе не подразумевает, что смешивать ДНК должны две особи разного типа. Только подумайте: будь на свете всего один биологический пол, спариваться друг с другом могли бы абсолютно все. Найти партнера было бы вдвое проще, а преимущества секса, обеспечивающие виду генетическое благополучие, остались бы прежними. Тогда зачем возникло правило, которое требует деления на два пола и позволяет оставить потомство только при условии, что гены самки смешиваются с генами самца?
Природа ничего не делает для галочки, а значит, этот необычный закон наверняка чем-то обусловлен. Возник он давно, вскоре после зарождения жизни, и ничего удивительного, что биологи до сих пор спорят, для чего он нужен. Теорий на этот счет существует несколько, и самая убедительная из них гласит: два разных пола появились в ходе эволюции, чтобы не допустить войны органелл. Вы, наверное, недоумеваете – какие органеллы, какая война? Сейчас объясню.
В клетках каждого организма сложнее бактерии содержатся так называемые органеллы – крохотные компоненты, выполняющие важные функции. Например, растительные клетки наполнены зелеными хлоропластами, в которых мы найдем хлорофилл и всевозможные структуры для фотосинтеза. Кажется, будто органеллы были для чего-то специально созданы, но на самом деле это дальние потомки бактерий, которые когда-то давно проникли в чужие клетки и начали с ними сотрудничать. Устроены органеллы не так сложно, как их предки-бактерии, но при этом сохраняют остатки независимости: у них отдельная ДНК и свой процесс деления.
В этой независимости и заключается проблема. При спаривании половая клетка одного организма объединяется с половой клеткой другого организма. Если они оба поделятся органеллами с дочерней клеткой, возникшей в результате слияния, та будет содержать два типа органелл – и у каждой будет своя ДНК. Поскольку органеллам обоих типов отведены в клетке одни и те же роли, эволюционировать смогут те, которые выйдут из внутриклеточного противоборства победительницами. Скорее всего, в итоге органеллы отнимали бы у клетки много ресурсов, чтобы размножаться быстрее конкуренток, или вырабатывали бы против них токсичные вещества.
Война органелл, бушующая внутри клеток организма, едва ли пойдет ему на пользу. Значит, даже если изначально в половом размножении участвовали одинаковые половые клетки, рано или поздно эволюция должна была усовершенствовать эту систему. Именно так и случилось. Одни организмы начали производить крохотные половые клетки, где органелл мало или нет вовсе. У других же половые клетки получались намного крупнее и содержали множество органелл. Двум маленьким половым клеткам при слиянии не хватало органелл, чтобы зачать жизнь. Органеллы двух крупных клеток, в свою очередь, сразу набрасывались друг на друга в борьбе за власть. А вот когда маленькая половая клетка объединялась с большой, органеллы той из них, что покрупнее, без труда одолевали немногочисленных соперниц – и с тех пор жизнь зарожденного организма никогда больше не омрачалась внутриклеточными войнами.
В итоге, чтобы поддерживать в клетках мир и покой, эволюция разделила организмы на два типа: самцы и самки.
Самцы производят только маленькие половые клетки, то есть сперматозоиды. Они передают потомству ДНК, но органелл в них нет. У самок же половые клетки – яйцеклетки – крупные, и, помимо ДНК, в них содержится много органелл. Выходит, деление на самцов и самок, а также вытекающая из него битва полов возникли во избежание еще более сокрушительной битвы прямо у нас в клетках[19].
Отрезвляющая мысль, да? А из последней главы этой книги вы узнаете, что самцам и самкам необязательно даже находиться в разных телах. Гермафродиты – и самцы, и самки одновременно: их организмы обладают как мужскими, так и женскими половыми признаками. Они свободно оплодотворяют друг друга, а половая жизнь у них еще страннее, чем у «обычных» животных.
Спросите любого врача, что такое первичные и вторичные половые признаки[20]. Врач подведет вас к плакату, на котором изображены нагие мужчина и женщина, и без запинки покажет, где именно расположены и те и другие. Пенис и мошонка с яичками – это мужские первичные половые признаки, а влагалище – женский (те, которые не увидеть без скальпеля или гинекологического зеркала, не в счет). Вторичные же половые признаки – это многочисленные различия между мужчинами и женщинами, которые могут находиться где угодно. К ним относится всё от груди, бедер и роста до типа облысения, линии челюсти и распределения жировых тканей на ягодицах. Вроде бы всё ясно: первичные половые признаки непосредственно участвуют в зачатии детей, а ко вторичным можно отнести всё остальное, в чем женщины отличаются от мужчин.
О «первичных» и «вторичных» половых признаках впервые заговорил в XVIII веке шотландский ученый Джон Хантер, и его в этих определениях ничего не смущало. А вот Чарлза Дарвина спустя почти сто лет они не устроили[21]. В книге «Происхождение человека и половой отбор» Дарвин изложил свои мысли о том, что если рассматривать животных в целом, то сложно провести четкую границу между первичными и вторичными половыми признаками. О вторичных он писал, что они «не относятся напрямую к процессу размножения: к примеру, определенные органы чувств или передвижения у самца, которые у самки хуже развиты или отсутствуют вовсе, облегчают самцу поиск самки или помогают до нее добраться, а особые хватательные органы позволяют надежно удерживать самку при спаривании». Пока что проблем никаких. Однако в следующих же предложениях Дарвин отмечал, что «эти органы бесконечно разнообразны и постепенно переходят в те, которые обыкновенно причисляются к первичным, а в иных случаях их почти невозможно друг от друга отличить».
Почему же Дарвин не смог согласиться с этими определениями? А вы представьте себе выросты с обеих сторон пениса божьей коровки Cycloneda sanguinea, похожие на барабанные палочки, – ими самец во время спаривания постукивает по входу в генитальное отверстие самки. Или вообразите на минуту ярко-голубые яички бородатой мартышки (Allochrocebus lhoesti)[22]. И пенис, и яички принято относить к первичным половым признакам, однако некоторые их свойства для передачи семени явно не нужны. Если мы не доведем эту разницу до логического заключения, писал Дарвин, и не ограничимся при перечислении первичных половых признаков только яичниками и семенниками, то «едва ли можно будет решить, какие признаки следует называть первичными, а какие – вторичными».
В итоге, чтобы избежать неопределенности, Дарвин отстранился от гениталий и предусмотрительно уточнил, что его книга посвящена в основном «половым различиям, которые к репродуктивным органам не имеют никакого отношения». (Его викторианские современники, надо думать, только вздохнули с облегчением – об этом подробнее в третьей главе.) Затем Дарвин подробно изложил свои наблюдения об эволюции всевозможных украшений, от раскидистых рогов до эффектных гребешков, которые есть у самцов, но не у самок. Однако он всё же подсказал нам способ вычислить, к каким половым признакам относится та или иная особенность. Нужно лишь определиться, под влиянием какого отбора она развилась – естественного или полового.
Рога жуков-носорогов и клешни ракообразных, оленьи рога и челюсти жуков-оленей, стрекот сверчков и кузнечиков, птичье оперение и другие отличия между самцами и самками появились в ходе эволюционного процесса, который Дарвин назвал половым отбором[23]. Открытие этого процесса стало не менее революционным, чем эволюция путем естественного отбора, которому Дарвин посвятил свой главный труд – «Происхождение видов». К Дарвину и его теории полового отбора мы вернемся в другой главе, а сейчас выясним, в чем же все-таки заключается главная разница между естественным и половым отбором.
Для эволюции путем естественного отбора должны соблюдаться четыре условия. Во-первых, среди особей одного вида должна быть вариативность: например, бежевые и бурые пятна на пестрых спинах куропаток бывают разных размеров и в разных количествах. Во-вторых, эта вариативность должна быть наследуемой: если бежевые пятна у куропатки на спине крупные, то и у ее потомства они будут немаленькими. В-третьих, не все детеныши должны выживать. Обычно так и есть: за один раз куропатка откладывает до двадцати яиц, и если бы каждый вылупившийся птенец достигал зрелости, нам бы уже шагу было негде ступить. Но перспектива захватить мир куропаткам не светит, потому что большинство их птенцов умирает от болезней или становится обедом хищных птиц. И наконец, в-четвертых: смерть должна настигать животных не случайным образом. Если пролетающему над пожухлой травой ястребу проще углядеть внизу куропаток, чья спина усеяна бурыми пятнами, значит, гибнуть те будут чаще, чем их бежевые сородичи. При соблюдении всех четырех условий начнется естественный отбор, и через множество поколений бурые куропатки эволюционируют в бежевых, которых реже замечают ястребы. Таков в природе порядок вещей.
Половой отбор устроен иначе. Им движут не внешние факторы – хищники, паразиты, погодные условия – а противоположный пол. Допустим, ничто в окружении, в том числе голодные ястребы, не провоцирует эволюцию куропаток с пятнами того или иного цвета. Тогда куропатки все равно эволюционируют, если самки будут предпочитать самцов с бежевыми спинами, а не с бурыми (или наоборот). Бежевые самцы спаривались бы раньше или чаще, самки бы реже им отказывали, и у них вылуплялось бы больше птенцов. И половой, и естественный отбор ведут к тому, что особь передаст в генофонд следующего поколения больше своих генов, но действуют они по-разному.
Четко разграничив естественный и половой отбор, Дарвин вернулся к вопросу о том, как отделить первичные половые признаки от вторичных. По его наблюдениям, за те и другие отвечает своя разновидность отбора. Наличие первичных половых органов обусловлено отбором естественным. Самцу куропатки нужны семенники и «шприц», которым можно впрыскивать сперму в организм самки. Самке же нужен целый станок для производства яиц и трубы, по которым сперматозоиды попадают в ее половую систему и направляются к яйцеклеткам. Без этих органов размножение невозможно, и если хотя бы один из них у особи отсутствует, то потомства она уже не оставит. А вот если у самцов куропатки ярко-бежевые спины, красные наросты возле глаз или причудливые хохолки на голове, а самка ничем подобным похвастаться не может, значит, это вторичные половые признаки: вероятнее всего, они развились под влиянием полового отбора. Самцам с неброской внешностью самки предпочитали ярких и видных партнеров, поэтому из войны за самок модники вышли победителями.
Именитому биологу и философу Майклу Гизелину из Калифорнийской академии наук в Сан-Франциско есть что сказать о терминах, которыми мы называем половые признаки. Я уже говорил, что к половым признакам относятся, например, мошонка мужчины и ярко-голубая мошонка других млекопитающих. Однако, отмечает Гизелин, сам термин «признак» для них не вполне подходит[24]. Если наличие мошонки – уже само по себе признак, то отнести наличие голубой мошонки к альтернативному признаку нельзя. Вместо этого, считает Гизелин, лучше делить то, что мы привыкли называть половыми признаками, на части тела и их свойства. Мошонка – это часть тела, а ее цвет – хоть привычный нам темно-бежевый, хоть лазурно-голубой, хоть ярко-розовый, как у макака-резуса, – это уже свойство.
Как покажет эта книга, разобраться в первичных и вторичных половых признаках проще всего, если объединить размышления Гизелина и Дарвина. Гениталии – это первичные половые признаки: пенисы, вульвы и их многочисленные аналоги, которых в мире животных не счесть, развились под воздействием естественного отбора, потому что без них особь не сможет размножаться. Однако пенис может быть прямым или закрученным спиралькой, с гребешком или с ложечкой, с двумя кончиками или вовсе двойной. Всё это – его свойства, возникшие в ходе полового отбора, и относятся они ко вторичным половым признакам. А значит, первичные половые признаки могут обладать множеством вторичных!
Вы, наверное, уже поняли, что углубляться в различия между первичными и вторичными половыми признаками – всё равно что утопать в словарной трясине. Ни того ни другого термина в этой книге вы больше не встретите. Вместо них я буду рассказывать про гениталии, то есть органы размножения. А значит – из огня да в полымя, – придется дать определение и им тоже.
К счастью, Билл Эберхард, который нам уже встречался и встретится еще не единожды, сформулировал подходящее определение[25]. Мужские гениталии – это «структуры организма самца, которые тот вводит в самку или размещает возле ее гонопоры при передаче сперматозоидов». Гонопора – это генитальное отверстие, что-то вроде влагалища (впрочем, и сам термин «влагалище» вмещает множество разных значений). «Возле» – понятие растяжимое, но для этой книги такое определение вполне подойдет[26].
О женских гениталиях Эберхард пишет: «К гениталиям я причисляю те части женской репродуктивной системы, которые находятся в непосредственном контакте с мужскими гениталиями или их выделениями (спермой, сперматофорами) во время совокупления или сразу после него». Истолковать это определение тоже можно по-разному: «сразу после» – это когда? Однако нам подходит и оно. Если вкратце, эта книга посвящена мужским органам, которые переносят эякулят в организм самки, и женским органам, в которые этот эякулят попадает. Семенники и яичники – органы, которые вырабатывают сперматозоиды и яйцеклетки, – я в ней почти не затрону.
Важно понять, что под эти определения гениталий подпадают органы только тех животных, кому свойственно внутреннее оплодотворение. У многочисленных водных существ, которые просто выбрасывают эякулят и яйцеклетки в воду, гениталии отсутствуют, и рассказывать о них в этой книге я не буду. Однако наивно было бы полагать, что это у них, а не у нас, всё устроено как-то странно и необычно. На самом деле белые вороны тут – это мы и другие сухопутные звери.
Не забывайте, что животные зародились в море.
Все масштабные акты эволюции в бесконечном спектакле жизни сыграны на фоне подводных декораций. Лишь недавно на сушу выбрались ветви исполинского эволюционного древа: растения, грибы, членистоногие, улитки, кое-какие черви и, наконец, позвоночные.
Остальные организмы не стали покидать уютное морское чрево – и правильно сделали. Среда, к которой привыкли морские обитатели, обеспечивает их половым клеткам полную безопасность. Жидкий соленый раствор нежно окутывает каждую клеточку, ведь концентрация солей в нем та же, что и в них. Поэтому морские животные могут спокойно выбрасывать в море сперматозоиды, а порой и яйцеклетки: вероятность того, что они встретятся друг с другом, даже преодолев немалое расстояние, достаточно велика.
А вот половым клеткам, покидающим тела первых переселенцев на сушу, приходилось ох как несладко![27] Метать их на землю было нельзя: сперматозоиды и яйцеклетки высохнут и погибнут за считаные секунды. Пресная вода для них тоже губительна. Сперматозоиды, в отличие от многих других клеток, не умеют регулировать у себя внутри концентрацию соли. Еще в 1678 году голландский натуралист Антони ван Левенгук показал, что сперматозоид, очутившись в пресной воде, моментально впитывает огромное ее количество и почти сразу лопается[28]. Вам не по себе от рассказов о том, как женщины мылись в гостинице, а потом беременели от налипших на стенки ванны сперматозоидов предыдущих гостей? Не бойтесь: это чистой воды выдумка.
Неудивительно, что обитателям суши и пресноводным животным пришлось так или иначе защищать сперматозоиды, пока те не встретятся с яйцеклеткой. (Некоторым морским животным, к слову, тоже, но уже по иным причинам.) Конечно, безопаснее всего было сделать так, чтобы яйцеклетка вообще не покидала организм самки, а сперматозоиды попадали сразу к ней. Именно из этих соображений появились гениталии и сам процесс копуляции.
Но надо отдать должное биоразнообразию. Многие животные во время копуляции – а иначе этот процесс не назвать – передают семя без участия пенисов и принимают его без помощи влагалищ. Для этих целей они приспособили части тела, изначально предназначенные для чего-то другого. К примеру, у клещей-родакарид, обитающих в почве, самец вводит сперму при помощи хелицер – ротовых придатков, а самка впитывает ее сквозь мельчайшее отверстие у основания одной из ног. Выходит, их гениталии – не пенисы и влагалища, а хелицеры и поры возле ноги.
От привычных половых органов отказались не только клещи. Прежде чем направиться к самке с самыми серьезными намерениями, самец паука сплетает крохотную сеточку и извергает туда сперму, которую затем всасывает при помощи педипальп – коротеньких конечностей по обе стороны головы, на концах которых расположены полые структуры наподобие боксерских перчаток. Вооружившись эякулятом, готовый к продолжению рода самец отправляется искать самку. Сперма у него вырабатывается в специальной поре на брюшке, однако в копуляции участвуют именно педипальпы – а значит, это и есть паучьи гениталии. (Когда будете смотреть фильм про Человека-паука, задумайтесь, чем же это он таким выстреливает из рук.)
Альтернативными гениталиями пользуются многие пауки, клещи, ракообразные, многоножки, стрекозы и не только. Надо сказать, мы до сих пор не выяснили, зачем они так делают и почему выбрали в качестве новых гениталий именно эти части тела. При этом у многих из них сохранились и оригинальные гениталии, но они уже давно не при делах. А для большей наглядности расскажу вам напоследок две истории о животных, чьи альтернативные гениталии вышли на совершенно новый уровень развития. Это головоногие моллюски (к ним в том числе относятся осьминоги, кальмары и каракатицы) и онихофоры (отдельный тип беспозвоночных).
В июне 2012 года весь мир ненадолго скривился, узнав о невероятном, но не выдуманном происшествии, а потом благополучно о нем забыл. «Женщина беременеет от кальмара!» – гласили одни заголовки. «Кальмар оплодотворил рот шестидесятитрехлетней женщины!» – вторили им другие. Что же произошло?
Посетительница южнокорейского ресторана морепродуктов съела пропаренного кальмара и тут же уехала на скорой с острой болью в полости рта. При осмотре в ее языке, деснах и щеке обнаружили двенадцать сперматофоров – капсул, наполненных сперматозоидами. Видимо, в посмертной надежде вывести гибрид моллюска и человека кальмар, оказавшийся самцом, эякулировал прямо у женщины во рту[29].
Врачи, изучавшие этот случай, были ошарашены, да и читатели газет тоже. А вот эксперты по кальмарам совсем не удивились. Один из них – Хосе Эдуардо Мариан из бразильского Университета Сан-Паулу. В статье, вышедшей в журнале Zoomorphology в 2012 году, он пишет, что похожих случаев в медицинской литературе насчитывается не менее шестнадцати. Обычно такое происходит в Корее и Японии: там часто едят кальмаров сырыми (или почти сырыми). Тот факт, что самец кальмара эякулировал даже после смерти – да так удачно, что капсулы с его сперматозоидами прочно внедрились в ткани ротовой полости, – Мариана ничуть не смутил, так как сперматофоры, по его словам, «функционируют автономно и экстракорпорально».
Сперматофоры кальмара – это сложно устроенные фляги длиной от одного миллиметра (или даже меньше) до двадцати сантиметров (у гигантских кальмаров). Состоят они из нескольких слоев мембранной ткани, частично закрученной в тугую пружину. Помимо сперматозоидов, в сперматофорах содержится клейкое вещество, а у некоторых видов – еще и абразивные шипики. Ни дать ни взять боевые гранаты, начиненные спермой! Самцу нужно лишь извлечь их из пениса и поместить внутрь тела самки или ей на кожу. Там под воздействием морской воды или трения, возникшего на выходе из пениса самца, сперматофоры исторгают сперму – то есть эякулят и сам эякулирует! Внешняя мембрана рвется, пружина резко распрямляется, шипы пробивают оболочку, а клейкое вещество закрепляет ценный груз на коже самки. (Или во рту любительницы морепродуктов, тут как повезет.) К слову, отмечает Мариан, многими своими знаниями об устройстве сперматофоров кальмара мы обязаны именно образцам, вызволенным из человеческих тканей в приемных покоях Японии и Кореи.
Рис. 1.1. Начиненная спермой граната с пружиной. При детонации пружина распрямляется и комок спермы отправляется в полет. В конце концов он прикрепляется к телу самки с помощью клейкого вещества.
Теперь мы знаем, что влагалища у самки кальмара нет. В зависимости от вида самец размещает сперматофоры у ее рта, на спине, на щупальцах или в мантии – мясистой складке кальмара или каракатицы[30]. (Именно складку мы нарезаем кольцами, обжариваем и с аппетитом уплетаем.) После того как самка откладывает яйца, сперматозоиды направляются к ним сами. У самок некоторых видов есть кармашки для хранения спермы – расположены они там, куда обычно пристраивает сперматофоры самец.
Итак, с самками разобрались. Но вот что любопытно: пенисов у самцов тоже нет. Точнее, формально есть, но по прямому назначению кальмары их не используют.
Давайте объясню подробнее. У кальмаров тех видов, которые обычно подают в ресторанах, самец обладает очень коротким пенисом – настолько коротким, что тот даже не высовывается из мантийной полости у «шеи». Так как же самцам удается размещать сперматофоры ровно в нужном месте – к примеру, прямо у рта самки? В этом непростом деле им помогает видоизмененное щупальце – гектокотиль. Оно приспособлено именно для переноски сперматофоров: на нем имеются особая борозда и складки, которых нет на остальных семи щупальцах, а присоски частично отсутствуют.
Во время спаривания, когда щупальца двух головоногих партнеров переплетены в порыве страсти, самец достает из-под своей мантии сперматофоры, которые только что покинули пенис, и размещает их где надо. По определению Эберхарда, к гениталиям относится именно гектокотиль, а не пенис, ведь роль семяпередатчика исполняет именно он.
У аргонавтов гектокотиль и вовсе гуляет сам по себе[31]. Несколько видов этих загадочных существ живут в открытом океане. Об их образе жизни мы знаем очень мало, но и этого хватает, чтобы сказать наверняка: это, пожалуй, самые удивительные представители головоногих моллюсков.
Самки аргонавта – полупрозрачные моллюски с лиловым отливом и синеватыми пятнами – по размеру сравнимы с обычными осьминогами, а самцы совсем крохотные, один-два сантиметра в длину. У самок есть два крупных перепончатых щупальца, изучив которые великий Карл Линней решил, что самки держат их над водой подобно парусам, и поэтому назвал первый обнаруженный вид аргонавта Argonauta argo – в честь мифического корабля «Арго» и его экипажа. На самом деле при помощи этих щупалец самка изготавливает тончайшую раковину, точно такую же, как у вымерших аммонитов[32]. Только у аргонавтов, в отличие от аммонитов и вообще всех остальных моллюсков, она не прикреплена к телу. Самка откладывает в раковину яйца, наполняет ее пузырьками воздуха, чтобы та держалась на плаву, и охраняет ее, пока детеныши не подрастут.
Но, как говорится, без копуляции яиц не отложишь – а у аргонавтов спаривание проходит весьма специфичным образом, даже по меркам головоногих. У самцов очень крупный гектокотиль, к которому они прикрепляют сперматофор. Так принято у многих головоногих, но есть нюанс: самец аргонавта спаривается только раз в жизни. А как иначе, если во время соития его гектокотиль отделяется от тела? Он сам проникает под мантию самки и остается там, пока та не отложит яйца. Самки же спариваются с несколькими самцами и нередко обзаводятся целой коллекцией живых гектокотилей.
Гектокотили у аргонавтов что надо: у них даже есть своя голова с хвостом. Выглядят они настолько необычно, что французский зоолог Жорж Кювье в 1829 году по ошибке принял их за червей-паразитов и дал им научное название Hectocotyle octopodis[33]. Позже ученые выяснили, что перед ними не червь, а часть тела аргонавта, но название прижилось. Теперь гектокотилем называют особое щупальце самца любого головоногого моллюска – то есть его генитальный орган. Скорее всего, к тому моменту, когда сперматофоры кальмара оплодотворили рот гостьи южнокорейского ресторана, гектокотиль она уже успела прожевать и проглотить.
В 1883 году сто фунтов стерлингов считались немалой суммой[34], и мало кому из почтенных британцев пришло бы в голову тратить эти деньги на невзрачного серого червячка, обитающего в далекой Южной Африке. Однако именно столько Лондонское королевское общество заплатило зоологу Адаму Седжвику, поручив ему отыскать этого самого червяка (тогда он был известен под именем Peripatus[35]) и привезти в Англию.
Сейчас мы называем этих загадочных существ онихофорами, или бархатными червями. Они были открыты в 1820-х и сразу же покорили воображение зоологов – вот почему ученым было так интересно, как они размножаются. Снаружи у онихофор тонкая и мягкая узловатая кожа из хитина, а внутри – система трубок, переносящая по организму кислород; этим они напоминают насекомых и их родичей. А вот многочисленные коротенькие ножки и тела длиной от двух до десяти сантиметров, целиком состоящие из колец, присущи скорее кольчатым червям. Мало того, самки онихофор рожают живых детенышей, а перед этим больше года вынашивают их в любопытном органе, очень напоминающем матку млекопитающих (с плацентой!).
С тех пор мы узнали об онихофорах много нового. Это отдельный тип животных, как членистоногие. (Те, к слову, приходятся онихофорам близкими родственниками, а кольчатые черви – нет.) В тропиках и в Южном полушарии – преимущественно там, где влажно, – насчитываются сотни видов онихофор. Они охотятся на термитов и других мелких беспозвоночных, иногда целыми семьями[36]. Во время охоты они выбрасывают из желез, расположенных подо ртом, клейкую слизь, обездвиживающую жертву. Как ни странно, единого способа размножения у них нет: одни самки подолгу вынашивают детенышей, а другие откладывают яйца. Несмотря на всю свою неуловимость, вне ученых кругов онихофоры пользуются большой популярностью, потому что они очаровашки – факт ненаучный, но неоспоримый. В комментариях к одному из сотен роликов про онихофор на YouTube их назвали «многоножечками в ползунках». И правда похоже.
Но пишу я о них не поэтому, а потому что хочу рассказать, как самцы онихофор передают сперму самкам. Седжвик привез с Капского полуострова в Кембридж три сотни особей, которых затем подробно изучил. «Самцы размещают сперматофоры на теле самки совершенно хаотичным образом, – писал он. – Как именно сперматозоиды попадают в матку и яйцеводы, которые всегда полны эмбрионов, я не представляю»[37]. С тех пор прошло почти полтора века, и за это время мы успели узнать о половой жизни онихофор очень многое. Да такое, что Седжвику и не снилось.
У некоторых видов онихофор секс происходит как обычно. А вот самцы семейства перипатопсид (к ним относится и вид, который изучал Седжвик) производят сперматофоры и прикрепляют их к коже самки, совсем как кальмары. Но как же сперматозоиды попадают в генитальное отверстие, а потом находят себе местечко в матке, и без того полной растущих эмбрионов? Оказалось, что никак. Самка сама помогает им добраться до цели, причем весьма радикальным образом. Там, где капсула со спермой прикрепляется к коже самки, вырабатывается особый фермент, растворяющий кожу вместе с оберткой сперматофора. Через возникшее отверстие сперматозоиды проникают в кровь и плывут по ней прямо к семяхранилищу. Туда они попадают через воронки, предназначенные специально для них, или же лезут напролом сквозь стенку.
И это еще не самое удивительное. В 1980-х специалист по онихофорам Ноэль Тейт из Университета Маккуори в Сиднее обнаружил в лесах Нового Южного Уэльса и Квинсленда целый зоопарк новых видов, относящихся к неизвестным до тех пор родам. У самцов этих видов на голове, прямо между антеннами, располагались любопытные структуры – от бугорков, образующих подобие цветков, до множества шипов и зубьев, чей размер мог меняться. Для чего всё это нужно самцам, выяснилось лишь 27 апреля 1994 года. Прогуливаясь по горам Найткэп в 130 километрах к югу от Брисбена, Тейт увидел на куче опавших листьев самца и самку Florelliceps stutchburyae, которые самозабвенно спаривались. Вот как он описал их соитие в Journal of Zoology: «Голова самца была надежно прикреплена к области гениталий самки промеж ее задней пары ног. Движение особей было скоординированным, при этом самка направляла самца». Рассмотрев парочку под микроскопом, Тейт всё понял: к выросту на голове самца был прикреплен сперматофор, который тот пытался разместить в генитальном отверстии самки. Сама она тем временем крепко удерживала голову самца задними ногами, чтобы тот не отвалился.
Похоже, гениталиями этим самцам служат выросты, венчающие их голову: именно с их помощью самцы передают самкам сперму. Дальнейшее развитие история получила в 2006 году, когда Тейт с соавторами выпустили на эту тему новую статью. Оказалось, что у самок нескольких видов, упомянутых выше, в организме сохранилось всё нужное для того, чтобы размещенные под кожей сперматозоиды попадали к яйцеклеткам через кровь[38]. Тейт полагает, что самец использует наросты на голове только при спаривании с девственными самками, в чьих матках нет чужих эмбрионов, в то время как зрелые самки принимают семя сквозь отверстие в коже. Задействуют ли самцы свои наросты при размещении сперматофоров на коже самки, пока не известно. Ясно только, что онихофоры перевернули привычное нам определение гениталий с ног на голову.
Рис. 1.2. Детородный орган на лбу! Самец австралийской онихофоры Florelliceps stutchburyae при спаривании размещает сперматофоры у себя на «роге», а затем бодает гениталии самки.
Первая глава этой книги наглядно демонстрирует, что в вопросах секса нельзя быть уверенными ни в чем. Спариваться друг с другом самцов и самок побуждают гормоны, влечение и инстинкт размножения, но сам процесс копуляции возник в результате невероятной цепочки эволюционных событий, призванных перехитрить паразитов с помощью генетического разнообразия, усмирить воинственные органеллы и выжить в суровых условиях суши. Для спаривания животным нужны гениталии, но даже если следовать определению Эберхарда до буквы, к ним можно отнести что угодно – от пениса до щупальца-зомби, от вульвы до верхней губы.
И не что иное, как эти самые гениталии, позволяет узреть мастерство и изобретательность эволюции во всей красе. Сейчас мы с вами убедимся, что такая возможность предоставлена в первую очередь не эволюционным биологам, а таксономистам.