Какие животные называются гермафродитами и как их различить?
Содержание:
Выясним, какие животные называются гермафродитами, в каких типах и классах животного мира больше всего таких организмов. Гермафродитизм или обоеполость — это развитие и функционирование у одной особи половых органов самки и самца. Термин появился в биологии и медицине благодаря древнегреческому мифу, согласно которому у Гермеса и Афродиты появился отпрыск, обладавший мужскими и женскими половыми признаками.
Гермафродитизм
Чтобы верно определить, каких животных называют гермафродитами, следует разобраться в этом биологическом феномене. Гермафродитизм считается естественным явлением среди беспозвоночных животных. Встречаются гермафродиты и среди позвоночных: у низших — чаще, у высших — реже. Половые органы и признаки самца и самки у гермафродитов могут развиваться последовательно (самооплодотворение невозможно) или одновременно (возможно самооплодотворение).
Если предлагается задание: «Определите, какое из перечисленных животных является гермафродитом», то можно назвать беспозвоночных из предлагаемого списка:
Существует аномальный гермафродитизм у раздельнополых животных:
Значение гермафродитизма для животных
В биологии считается, что обоеполость в истории жизни на Земле могла быть первоначальной формой полового размножения организмов. Гермафродитизм до сих пор распространен у определенных групп животных. Они либо живут по одиночке, как паразитические черви, либо ведут прикрепленный образ жизни, как многие кишечнополостные, или медленно двигаются.
Гермафродитизм — способ решения проблем изолированности животных, невозможности поиска особи противоположного пола. Если животное гермафродит, у него не обязательно протекает самооплодотворение. Это явление более распространено у паразитических ленточных червей.
Во многих случаях мужские и женские половые клетки развиваются не одновременно, или половые органы обособлены. Тогда может происходить перекрестно-взаимное оплодотворение двух особей. Мужские гаметы одного животного оплодотворяют яйцеклетки другого обоеполого животного, как это происходит у моллюсков. Обеспечивается разнообразие набора генов у потомства без участия особей разного пола.
раздельнополость — гетероталлизм Словарь русских синонимов. раздельнополость сущ., кол во синонимов: 1 • гетероталлизм (1) Словарь синонимов ASIS … Словарь синонимов
РАЗДЕЛЬНОПОЛОСТЬ — РАЗДЕЛЬНОПОЛОСТЬ, раздельнополости, мн. нет, жен. (биол.). Разделение полов, явление, при котором мужские половые органы свойственны одним особям, а женские другим. Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 … Толковый словарь Ушакова
раздельнополость — gonochorism гонохоризм, раздельнополость. Cистема строгой однополости организмов, т.е. каждая особь либо самец, либо самка (в ботанике Г. = двудомность). (Источник: «Англо русский толковый словарь генетических терминов». Арефьев В.А., Лисовенко Л … Молекулярная биология и генетика. Толковый словарь.
раздельнополость — skirtalytiškumas statusas T sritis augalininkystė apibrėžtis Žiedų ypatybė – turėjimas tiktai kuokelių arba piestelių. atitikmenys: angl. diclinity rus. раздельнополость … Žemės ūkio augalų selekcijos ir sėklininkystės terminų žodynas
Раздельнополость — ж. Разделение полов; явление, при котором мужские половые органы свойственны одним особям, а женские другим. Толковый словарь Ефремовой. Т. Ф. Ефремова. 2000 … Современный толковый словарь русского языка Ефремовой
раздельнополость — раздельнополость, раздельнополости, раздельнополости, раздельнополостей, раздельнополости, раздельнополостям, раздельнополость, раздельнополости, раздельнополостью, раздельнополостями, раздельнополости, раздельнополостях (Источник: «Полная… … Формы слов
раздельнополость — раздельноп олость, и … Русский орфографический словарь
АВТЭЦИЯ — раздельнополость (или однодомность в узком смысле) у мхов, нахождение архегониев и антеридиев у однодомных видов на разных ветвях одной особи … Словарь ботанических терминов
ПОЛ — ПОЛ. Содержание: Половое размножение и раздельнополость. 162 Численное соотношение полов. 163 Половые признаки. 16 4 Развитие признаков пола. 167 Стимуляция полового созревания. 172 Определение… … Большая медицинская энциклопедия
Для ускорения отбора, и придания ему целенаправленности, какая-то часть, в принципе потентных самцов обязательно будет исключена из процесса размножения с соответственным ростом доли остальных.
Из принципа незаменимости самки следуют принципиальные же отличия поведения самок и самцов. Поскольку самки представляют гораздо большую ценность для популяции, а самцы рождаются в объективно избыточном количестве, следовательно, их персональная ценность для вида гораздо ниже. Это обстоятельство закреплено в соответствующих инстинктах, требующих от самок проявлять осторожность, избегать риска, заботиться о себе, и требовать заботы о себе от окружающих. В рамках этого инстинкта, к примеру, женщины более эгоцентричны, и больше доверяют интуиции и чувствам, чем логике. Интуиция и чувства основаны на практическом опыте, в том числе всего вида, т.е. как бы проверены практикой, а потому подсознательно считаются ими чем-то более надёжным. Далее мы будем не раз к этой теме возвращаться, а в конце рассмотрим её подробно.
Короче говоря: Раздельнополое размножение обеспечивает резкое ускорение естественной эволюции путём организации эффективного полового отбора, в ходе которого часть самцов целенаправленно отсеивается.
О разнообразии и риске
Если все особи вида будут похожи друг на друга, как гайки на конвейере, то вся суета с выбором будет лишена смысла. Чтобы выбор имел смысл, необходимо должное разнообразие особей вида. Конечно, за сотни и тысячи поколений вполне можно сформировать некий оптимум качеств, который обеспечит наибольшую жизнеспособность каждой особи, а значит и вида в целом, но.
А как бы ещё свести к минимуму нежелательные последствия этого риска? Как сделать так, чтобы последствия этих хаотических экспериментов, большей частью невпопад, не угрожали жизнеспособности всего вида в целом?
Элементарно! Нужно только, чтобы самки по возможности от оптимума не отклонялись, а объектами экспериментов были самцы. Ведь неподходящих самцов можно смело отбросить, не опасаясь, что это уменьшит количество детёнышей во всей популяции. И наоборот, немногие выдающиеся самцы могут в принципе стать отцами всех детёнышей популяции.
Короче говоря: Для повышения эффективности полового отбора самцы, как объекты выбора, должны обладать большим разнообразием свойств и качеств, вплоть до явной неоптимальности отдельных особей, чтобы покрыть как можно более широкий спектр возможных потребностей вида.
Это разнообразие, в силу невозможности для стихийной эволюции осмысленного предсказания будущего, может быть только хаотически случайным.
Самооплодотворяющиеся животные размножаются при прочих равных вдвое быстрее, чем раздельнополые. Почему же раздельнополость преобладает в природе? Для ответа на этот вопрос были искусственно выведены породы круглых червей Caenorhabditis elegans, одни из которых практикуют только перекрестное оплодотворение, другие — только самооплодотворение. Эксперименты с этими червями подтвердили две гипотезы о преимуществах перекрестного оплодотворения. Одно преимущество состоит в более эффективном очищении генофонда от вредных мутаций, второе — в ускоренном накоплении полезных мутаций, что помогает популяции приспосабливаться к меняющимся условиям.
Двойная цена самцов
Зачем нужно половое размножение, зачем нужны самцы? Ответы на эти вопросы совсем не так очевидны, как может показаться.
Известный эволюционист Джон Мэйнард Смит (John Maynard Smith) обратил внимание на серьезность данной проблемы в своей книге The Evolution of Sex (1978). Мэйнард Смит подробно рассмотрел парадокс, которому дал название «двойная цена пола» (two-fold cost of sex). Суть его в том, что при прочих равных бесполое размножение (или самооплодотворение) ровно в два раза эффективнее, чем перекрестное оплодотворение с участием самцов (см. рисунок). Иными словами, самцы обходятся популяции непомерно дорого. Отказ от них дает немедленный и очень значительный выигрыш в скорости размножения. Мы знаем, что чисто технически переход от раздельнополости и перекрестного оплодотворения к бесполому размножению или самооплодотворению вполне возможен, тому есть масса примеров как у растений, так и у животных (см., например: Самки гигантского комодского варана размножаются без участия самцов, «Элементы», 26.12.2006). Тем не менее бесполые расы и популяции самооплодотворяющихся гермафродитов почему-то до сих пор так и не вытеснили тех, кто размножается «обычным» образом, с участием самцов.
Зачем они все-таки нужны?
Из сказанного следует, что перекрестное оплодотворение должно давать некие преимущества, настолько значительные, что они перекрывают даже двойной выигрыш в эффективности размножения, даваемый отказом от самцов. Причем эти преимущества должны проявляться сразу, а не когда-нибудь через миллион лет. Естественному отбору нет дела до отдаленных перспектив.
Есть много гипотез о природе этих преимуществ (см.: Evolution of sexual reproduction). Мы рассмотрим две из них. Первая известна под названием «храповик Мюллера» (см.: Muller’s ratchet). Храповик — это устройство, в котором ось может крутиться только в одну сторону. Суть идеи в том, что если у бесполого организма возникает вредная мутация, его потомки уже не могут от нее избавиться. Она будет, как родовое проклятие, передаваться всем его потомкам вечно (если только не произойдет обратная мутация, а вероятность этого очень мала). У бесполых организмов отбор может отбраковывать только целые геномы, но не отдельные гены. Поэтому в череде поколений бесполых организмов может (при соблюдении определенных условий) происходить неуклонное накопление вредных мутаций. Одним из таких условий является достаточно большой размер генома. У круглых червей, между прочим, геномы маленькие по сравнению с другими животными. Может быть, поэтому они и могут позволить себе самооплодотворение (см. ниже).
Если же организмы размножаются половым путем и практикуют перекрестное оплодотворение, то индивидуальные геномы постоянно рассыпаются и перемешиваются, а новые геномы формируются из фрагментов, ранее принадлежавших разным организмам. В результате возникает особая новая сущность, которой нет у бесполых организмов, — генофонд популяции. Гены получают возможность размножаться или выбраковываться независимо друг от друга. Ген с неудачной мутацией может быть отбракован отбором, а остальные («хорошие») гены данного родительского организма могут благополучно сохраниться в популяции.
Таким образом, первая идея состоит в том, что половое размножение способствует очищению геномов от «генетического груза», то есть помогает избавляться от постоянно возникающих вредных мутаций, не допуская вырождения (снижения общей приспособленности популяции).
Вторая идея сродни первой: она предполагает, что половое размножение помогает организмам эффективнее адаптироваться к меняющимся условиям за счет ускоренного накопления мутаций, полезных в данной обстановке. Допустим, у одной особи возникла одна полезная мутация, у другой — другая. Если эти организмы бесполые, у них практически нет шансов дождаться объединения обеих мутаций в одном геноме. Половое размножение дает такую возможность. Оно фактически делает все полезные мутации, возникшие в популяции, «общим достоянием». Ясно, что скорость приспособления к меняющимся условиям у организмов с половым размножением должна быть выше.
Все эти теоретические построения, однако, основаны на определенных допущениях. Результаты математического моделирования свидетельствуют о том, что степень полезности или вредности перекрестного оплодотворения по сравнению с бесполым размножением или самооплодотворением зависит от целого ряда параметров. В их числе размер популяции; скорость мутирования; размер генома; количественное распределение мутаций в зависимости от степени их вредности/полезности; число потомков, производимых одной самкой; эффективность отбора (степень зависимости числа оставляемых потомков не от случайных, а от генетических факторов) и т. д. Некоторые из этих параметров очень трудно измерить не только в природных, но и в лабораторных популяциях.
Уникальный объект для изучения роли самцов
Черви Caenorhabditis elegans словно нарочно созданы для экспериментальной проверки вышеупомянутых гипотез. У этих червей нет самок. Популяции состоят из самцов и гермафродитов, причем последние численно преобладают. У гермафродитов две X-хромосомы, у самцов — только одна (система определения пола X0, как у дрозофилы). Гермафродиты производят сперматозоиды и яйцеклетки и могут размножаться без посторонней помощи путем самооплодотворения. Самцы производят только сперматозоиды и могут оплодотворять гермафродитов. В результате самооплодотворения на свет появляются только гермафродиты. При перекрестном оплодотворении половина потомства оказывается гермафродитами, половина — самцами. Обычно частота перекрестного оплодотворения в популяциях C. elegans не превышает нескольких процентов. Чтобы определить эту частоту, не обязательно наблюдать за интимной жизнью червей — достаточно знать процент самцов в популяции.
Следует пояснить, что самооплодотворение — это не совсем то же самое, что бесполое (клональное) размножение, однако различия между ними быстро сходят на нет в череде самооплодотворяющихся поколений. Самооплодотворяющиеся организмы за несколько поколений становятся гомозиготными по всем локусам. После этого потомство перестает отличаться от родителей генетически, точно так же, как и при клональном размножении.
У C. elegans известны мутации, влияющие на частоту перекрестного оплодотворения. Одна из них, xol-1, смертельна для самцов и фактически приводит к тому, что в популяции остаются только гермафродиты, размножающиеся путем самооплодотворения. Другая, fog-2, лишает гермафродитов способности производить сперму и фактически превращает их в самок. Популяция, в которой все особи несут эту мутацию, становится обычной раздельнополой популяцией, как у большинства животных.
Авторы при помощи классических методик (путем скрещиваний, а не генной инженерии) вывели две пары пород червей с почти одинаковыми геномами, различающимися только наличием мутаций xol-1 и fog-2. Первая порода в каждой паре, с мутацией xol-1, размножается только самооплодотворением (obligate selfing, OS). Вторая, с мутацией fog-2, может размножаться только путем перекрестного оплодотворения (obligate outcrossing, OO). К каждой паре пород прилагалась третья, с таким же генетическим «бэкграундом», но лишенная обеих мутаций (wild type, WT). У пород WT частота перекрестного оплодотворения в стандартных лабораторных условиях не превышает 5%.
Самцы нужны! Проверено экспериментально
С этими тройками пород были проведены две серии экспериментов.
В первой серии проверялась гипотеза о том, что перекрестное оплодотворение помогает избавляться от «генетического груза». Эксперимент продолжался в течение 50 поколений (червей, разумеется, а не экспериментаторов). Каждое поколение червей подвергалось действию химического мутагена — этилметансульфоната. Это приводило к увеличению частоты мутирования примерно в четыре раза. Молодых животных помещали в чашку Петри, разделенную пополам стенкой из вермикулита (см. рисунок), причем червей сажали в одну половину чашки, а их пища — бактерии E. coli — находилась в другой половине. Червей при пересадке обрабатывали антибиотиком, чтобы очистить от случайно прилипших бактерий. В результате для того, чтобы добраться до еды, а значит получить шанс выжить и оставить потомство, черви должны были преодолеть препятствие. Тем самым экспериментаторы повысили эффективность «очищающего» отбора, который отсеивает вредные мутации. В обычных лабораторных условиях эффективность отбора очень низка, потому что черви окружены пищей со всех сторон. В такой ситуации могут выжить и размножиться даже очень слабые, перегруженные вредными мутациями животные. В новой экспериментальной установке этой уравниловке был положен конец. Чтобы переползти через стенку, червь должен быть здоров и крепок.
Авторы сравнивали приспособленность (fitness) у червей до и после эксперимента, то есть у особей первого и пятидесятого поколения. Червей C. elegans можно долго хранить в замороженном виде. Это сильно облегчает подобные эксперименты. Пока длился эксперимент, выборка червей 1-го поколения спокойно лежала в морозильнике. Приспособленность измеряли следующим образом. Червей смешивали в равной пропорции с контрольными червями, в геном которых был вставлен ген светящегося белка, и сажали в экспериментальную установку. Животным давали время, чтобы преодолеть барьер и размножиться, а затем определяли процент несветящихся особей в потомстве. Если этот процент увеличился в пятидесятом поколении по сравнению с первым — значит, в ходе эксперимента приспособленность выросла, если уменьшился — значит, имело место вырождение.
Результаты эксперимента показаны на рисунке. Они однозначно свидетельствуют о том, что перекрестное оплодотворение является мощным средством борьбы с генетическим грузом. Чем выше частота перекрестного оплодотворения, тем лучше итоговый результат (все линии на рисунке возрастают слева направо). Искусственно повышенная скорость мутирования привела к вырождению (снижению приспособленности) всех пород червей, кроме OO — «облигатных перекрестников».
Даже тем породам, у которых мутагенез не был искусственно ускорен, высокая частота перекрестного оплодотворения дала преимущество. В обычных лабораторных условиях это преимущество не проявляется, потому что червям не нужно перелезать через стенки, чтобы добраться до корма.
Любопытно, что в одной из двух контрольных пород OS («облигатных самооплодотворителей») даже без повышения скорости мутирования отказ от перекрестного оплодотворения привел к вырождению (левый квадратик в верхней паре кривых на рисунке расположен ниже нуля).
Рисунок также показывает, что частота перекрестного оплодотворения у большинства «диких» пород (WT) в ходе эксперимента оказалась заметно выше исходных 5%. Это, пожалуй, самый важный результат. Он означает, что в жестких условиях (имеется в виду как необходимость перелезать через барьер, так и повышенный темп мутагенеза) естественный отбор дает явное преимущество особям, размножающимся путем перекрестного оплодотворения. Потомство таких особей оказывается более жизнеспособным, и поэтому в ходе эксперимента происходит отбор на склонность к перекрестному оплодотворению.
Таким образом, первый эксперимент убедительно подтвердил гипотезу о том, что перекрестное оплодотворение помогает популяции избавляться от вредных мутаций.
Во второй серии экспериментов проверялось, помогает ли перекрестное оплодотворение вырабатывать новые адаптации путем накопления полезных мутаций. На этот раз червям, чтобы добраться до пищи, нужно было преодолеть зону, заселенную патогенными бактериями Serratia. Эти бактерии, попадая в пищеварительный тракт C. elegans, вызывают у червя опасное заболевание, которое может кончится смертью. Чтобы выжить в этой ситуации, черви должны были либо научиться не глотать вредных бактерий, либо выработать устойчивость к ним. Какой из вариантов выбрали подопытные популяции червей — неизвестно, однако за 40 поколений породы OO отлично приспособились к новым условиям, породы WT приспособились несколько хуже, а породы OS не приспособились совсем (их выживаемость в среде с вредными бактериями осталась на исходном низком уровне). И снова в ходе эксперимента у пород WT под действием отбора резко возросла частота перекрестного оплодотворения.
Таким образом, перекрестное оплодотворение действительно помогает популяции приспосабливаться к меняющимся условиям, в данном случае — к появлению болезнетворного микроба. Тот факт, что в ходе эксперимента у пород WT увеличивалась частота перекрестного оплодотворения, означает, что спаривание с самцами (в противовес самооплодотворению) дает гермафродитам немедленное адаптивное преимущество, которое, очевидно, перевешивает «двойную цену», которую им приходится платить, производя на свет самцов.
Следует отметить, что перекрестное оплодотворение встречается не только у раздельнополых организмов. Например, многие беспозвоночные являются гермафродитами, оплодотворяющими не сами себя, а друг друга — перекрестно. У растений перекрестное опыление обоеполых («гермафродитных») особей тоже, мягко говоря, не редкость. Обе гипотезы, проверявшиеся в данной работе, вполне приложимы к таким гермафродитам. Иными словами, эта работа не доказала, что «перекрестный гермафродитизм» в чём-то уступает раздельнополости. А ведь за первый из этих двух вариантов не нужно платить пресловутую «двойную цену». Следовательно, проблема всё равно остается.
Проведенные эксперименты выявили недостатки самооплодотворения по сравнению с перекрестным, но они не объяснили, почему многие организмы предпочли раздельнополость «перекрестному гермафродитизму». Ключом к решению этой загадки, скорее всего, является половой отбор. Раздельнополость дает возможность самкам придирчиво выбирать себе партнеров, и это может служить дополнительным способом повышения эффективности отбраковки вредных и накопления полезных мутаций. Возможно, и эта гипотеза когда-нибудь получит экспериментальные подтверждения.
РАЗДЕЛЬНОПО’ЛЫЙ, ая, ое (биол.). Обладающий раздельнополостью (о животных, растениях).
Источник: «Толковый словарь русского языка» под редакцией Д. Н. Ушакова (1935-1940); (электронная версия): Фундаментальная электронная библиотека
раздельнопо́лый
1. (о животных, растениях) обладающий раздельнополостью
Делаем Карту слов лучше вместе
Привет! Меня зовут Лампобот, я компьютерная программа, которая помогает делать Карту слов. Я отлично умею считать, но пока плохо понимаю, как устроен ваш мир. Помоги мне разобраться!
Спасибо! Я стал чуточку лучше понимать мир эмоций.
Вопрос: пропорциональный — это что-то нейтральное, положительное или отрицательное?
Синонимы к слову «раздельнополый»
Предложения со словом «раздельнополый»
Цитаты из русской классики со словом «раздельнополый»
Сочетаемость слова «раздельнополый»
Понятия, связанные со словом «раздельнополый»
Отправить комментарий
Дополнительно
Предложения со словом «раздельнополый»
Предком кукурузы считается американский злак с раздельнополыми цветами.
Облепиха крушиновидная является двудомным, раздельнополым растением.
Тыква – это однолетнее, однодомное, раздельнополое травянистое растение.
Синонимы к слову «раздельнополый»
Сочетаемость слова «раздельнополый»
Морфология
Правописание
Карта слов и выражений русского языка
Онлайн-тезаурус с возможностью поиска ассоциаций, синонимов, контекстных связей и примеров предложений к словам и выражениям русского языка.
Справочная информация по склонению имён существительных и прилагательных, спряжению глаголов, а также морфемному строению слов.
Сайт оснащён мощной системой поиска с поддержкой русской морфологии.
Привет! Меня зовут Лампобот, я компьютерная программа, которая помогает делать Карту слов. Я отлично умею считать, но пока плохо понимаю, как устроен ваш мир. Помоги мне разобраться!