De ce organismele dioice deplasa perekrestnooplodotvoryayuschihsya hermafrodite

Departamentul de Zoologie și Ecologie a Karazin Kharkiv Universitatea Națională de animale, [email protected]

O varietate de forme de reproducere a populației

În ciuda diversității extraordinare a formelor de viață care populează Pământul, ei dau seama un număr relativ mic de fundamental diferite forme de reproducere a organismului. O metodă specială de propagare a organismelor corespunde unui anumit tip de reproducere a populației lor. Există trei forme principale de reproducere a populației, precum și o serie de forme care sunt specifice pentru anumite grupuri de creaturi vii.

O alternativă la reproducerea asexuată este sexuală. Probabil că toate organismele folosind ciclul de viață haploid-diploid cu fertilizare și meioza, a coborât dintr-un strămoș comun, au însușit această metodă de dezvoltare. Fertilizarea (formarea zigotului prin fuziunea a doi gameți, gameți) conduce la dublarea informațiilor genetice, care cade pe celula. Meiozei (diviziune reducere) compensează acest efect prin reducerea cantității de informații genetice de două ori. Cu toate acestea, din punct de vedere al structurii populației caracteristice reproducerii sexuale este reprezentată de două tipuri diferite de populație de reproducere.

II. Fertilizarea încrucișată a hermafrodite. În această metodă, fiecare individ de multiplicare produce atât gameți de sex masculin și feminin, în mod tipic - simultan. În botanică, o metodă de reproducere este numit hermafrodită. În această metodă de creștere a populației, ca și în primul caz este format din indivizi identici funcțional (hermafrodite care poartă atât funcția de sex feminin si masculin). Cu toate acestea, liniile genealogice de la strămoși la urmași, sunt mult mai complexe, și nu e doar asta. că genealogia a rețelei devine liniară. Este esențial ca fiecare individ în oricare dintre liniile de reproducere este unic genetic din cauza recombinare.

III. Dioecism (dioica). gameți de sex masculin produs de sex masculin, feminin - de sex feminin. Fiecare populație este compusă din indivizi (bărbați și femei) funcțional diferite, fiecare linie genealogică constă din unic genetic, datorită persoanelor fizice de recombinare. Această metodă de reproducere pare sa ne mai natural: nu este unic pentru specia noastră, dar, de asemenea, pentru marea majoritate a animalelor multicelulare. La plante, este de asemenea pe scară largă (și numit dioic), dar, spre deosebire de animale, nu este dominant.

Avantajul reproducerii sexuale

După cum sa spus, trecerea de la tip I la reproducere II și III, nu a fost, probabil, doar o singură dată în istoria vieții pe Pământ. Este evident că tranziția de tip II la III și înapoi, precum și revenirea acestora la tipul I a avut loc de multe ori în mod independent, în diferite grupuri. În multe taxoni de plante și animale observate reprezentanții mozaicate folosind I, II sau III a metodei de reproducere a populației.

Însăși apariția dioic necesită la această explicație. Conform evolueze în această ipoteză de lucru pentru a explica acest fenomen poate fi util la conceptul teoriei jocurilor - Nash de echilibru.

Nash Equilibrium

Din punctul nostru de vedere, populația care utilizează tipul II de reproducție instabilă Nash și utilizând III - stabil.

Într-o populație de hermafrodite avantajos să fie de sex masculin

Pentru a dovedi doar această afirmație, este necesar să se asigure că într-o populație de hermafrodite exemplar, care se va schimba metoda de propagare, poate primi un premiu suplimentar.

Luați în considerare o populație ipotetică de hermafrodite. Fiecare individ produce un ou (cu multă energie) și sperma (relativ „ieftin“). Reuniunea perechi hermafrodite celule de schimb de sperma pentru a fertiliza un ovul reciproc. Fiecare dintre aceste persoane, de exemplu, indivizii A și B, lăsând doi descendenți puiet - respectiv de la indivizi B și A. Este posibil, în care individul C fertilizează ovulului de sperma specimen D, dar cumva scapa de sperma lor partener. Deoarece celulele spermatice sunt produse în exces, acest individ va fi capabil să se împerecheze de asemenea, cu o E. specială Chiar dacă celălalt partener pentru a inseminate cu modelul C, se va lăsa trei descendenții fagurelui (de la sine, C și D și în afara E), atunci nu ar fi mai mult succes decât cele ale lor rudele care nu vor timid departe de la obtinerea sperma altcuiva la prima împerechere. Deci, evaziune persoane androgine din care îndeplinesc roluri feminine duce la o creștere a contribuției sale la următoarea generație.

Cu un exces de masculi, în mod avantajos să fie de sex feminin

Deci, într-o populație de hermafrodite masculi vor avea un avantaj. Ele pot fertiliza mai mult de un partener, și mai mult și mai mult, și care asigură o creștere a ponderii în populație. Un astfel de proces ar reduce numărul total de descendenți din populație. Va acest proces la dispariția populației? Nu. Atunci când masculii devin mult, avantajul este pe partea acelor persoane care sunt „cinstit“ va produce un ou - hermafrodite și femele. În condiții de masculi în exces ar fi cea mai profitabilă strategie pentru femei, nu hermafrodite - de ce produc sperma, în cazul în care fertiliza partenerul tau este inca imposibil?

Populația speciei dioică echilibru Nash

După cum tocmai indicat, hermafrodite repopulării Krestnaya-oplodo-create-schihsya poate fi transformat într-o populație de organisme din cauza dioică. că prin schimbarea caracteristica a descendenților drum spre producție, individul poate crește contribuția la generațiile viitoare. Este posibil în acest sens prin „schimbarea regulilor jocului“, într-o populație de organisme dioice?

Este bine cunoscut faptul că într-o populație în care bărbații predomină, este mai profitabil să fie de sex feminin (DOE exact de a lăsa urmași, iar masculul - numai dacă el reușește să se împerecheze cu o femelă), iar în populațiile în cazul în care există mai multe femei, mai profitabil să fie de sex masculin (fiecare femeie va lăsa doar un gunoi de progenituri iar masculul poate pleca și mai multe puietului de la diferite femele).

Este profitabil pentru femeie sau bărbat pentru a deveni un hermafrodit? Este, probabil, depinde de stilul de viață al reprezentanților de tipul în cauză. În cazul organismelor mobile care pot alege partenerii lor - este neprofitabilă. Chiar dacă hermafrodit va funcționa atât a sistemului de reproducere, și atunci când este cuplat cu o femeie, el va fi capabil să acționeze numai în rolul de sex masculin, iar atunci când este cuplat cu un bărbat - femeie numai. Dezvoltarea a doua a sistemului de reproducere va fi o cheltuială inutilă de energie. diferențiere funcțională și ecologică a dezvoltării sexe hermafrodite cu funcționarea deplină atât a sistemului de reproducere este mai mult și mai dificil.

Acest lucru nu înseamnă că organismele din populațiile dioice nu este posibil pentru a rafina strategia lor; echilibrul Nash se realizează într-o astfel de populație doar în alegerea „jucători“ de sex. În același timp, ca și pentru femei și bărbați strategiile pot fi îmbunătățite, rezultând în diferențierea ecofiziologice a sexelor și a accelera dezvoltarea adaptărilor datorită unei selecții ascuțite de masculi. În același timp, factorii externi pot conduce la trecerea de la reproducere a populației tip III să aibă tip I (sub formă de apomixis). Astfel de factori pot include necesitatea de a conserva (prin oprirea recombinare) genotipul adaptat la condiții extreme de mediu, sau selecția intensă pentru maximizarea potențialului reproductiv al populației într-un relativ stabil

Poate tranziția dioic de la hermaphroditism care urmează să fie susținute de selecție? Probabil, acest lucru poate avea loc în organismele fixe (cum ar fi plante) sau specii care populează habitatele puternic fragmentate (ca endoparaziților), adică acele organisme care nu pot alege partenerii lor. Cele de mai sus se poate explica mai răspândită în plantele superioare monoica comparativ cu androginității la animalele superioare. și o frecvență mare de apariție între paraziți hermaphroditism.

De ce ou diferit de sperma?

Să considerăm un exemplu ipotetic în care indivizii produc și emit apă în gameți de același tip. Două dintre aceste gameți întâlni și siguranța pentru a forma un zigot. Fiecare gamet poartă jumătate din stocul de substanțe nutritive necesare pentru dezvoltarea normală a zigotului. Este această situație de echilibru Nash? Depinde de modul în care șansele de supraviețuire în schimbare și dezvoltarea cu succes a zigotului, în funcție de stocul său obținut de nutrienți.

Astfel, ipoteza probabilă este că șansele de supraviețuire a zigotului este direct proporțional cu stocurile disponibile ale substanței în ea. Într-un astfel de caz, persoana care va genera 10% mai multe gârneți incluse în fiecare dintre ele, respectiv, cantitatea minimă de energie și materie, vor primi avantaj reproductiv. substanțe de rezervă mai mici, se încadrează în fiecare dintre aceste gameți. elaborează aproximativ 0.909 corespunzătoare normei (1 / 1.1

0.909). În fața gârneți normale, astfel de gârneți „light“ va conduce la dezvoltarea zigotului, a cărei viabilitate este de la 0.9545 convențională (1 + 0,909 = 1.909; 1.909 / 2 = 0.9545). O astfel de strategie ar crește numărul total de urmași supraviețuitori (0,9545 x 1,1 = 1,04995). Deci, într-o populație în care majoritatea indivizilor produce gameți sunt identice ca mărime, este avantajos să se treacă la producția de celule germinale mai mici. Capacitatea unor astfel de gameți „ușoare“ la „recunoaștere“ a reciproc poate asigura conexiunea lor numai cu gameți „corpolent“.

Într-o populație în care o parte substanțială a indivizilor produce numeroase gameți mici, devine profitabil să producă astfel de celule sexuale mari, care nu ar fi necesare pentru a reface stocul lor de nutrienți în timpul fertilizării. Speciile care produc astfel de gameți (sau de cheltuieli pe ele o parte din resursele lor în rolurile lor feminine) este garantat pentru a asigura apariția zigoți cu resurse suficiente pentru dezvoltarea. De asemenea, diferența în cantitatea de material rulant și energie, gameți mici și mari sunt mobile în grade diferite. Specializarea funcțională a gameți mici pentru a trece la mare se stabilizează oogamy. Populația Oogamnaya se încadrează într-o situație de echilibru Nash atunci când schimbarea naturii produse gameți nu poate duce la o creștere a succesului reproductiv.

Biologice Dicționarul Enciclopedic. M. bufnițe. Enciclopedia, 1986. - 831 p.

D. Nash joc noncooperative joc / matrice. Fizmatgiz M., 1961. - P. 205-221.