Половая дифференциация с точки зрения биологии и медицины

Что такое «пол» с позиций биологии как науки? Если в человеческом обществе мы идентифицируем половую принадлежность того или иного индивида с помощью ряда физических признаков (различия в телосложении, вторичных половых признаках, особенности строения гениталий), то для остального животного царства подобный подход в сущности непригоден.

Несколько более точным, но опять-таки не универсальным, выглядит генетическое определение пола. Иными словами, можно идентифицировать женскую особь как носителя двух Х-хромосом, а мужскую – как XY. Однако это справедливо в отношении млекопитающих, но не вполне подходит для рыб, амфибий и птиц. У них самки имеют более короткие, а самцы – более длинные две Х-хромосомы.

Так существует ли вообще некое универсальное определение пола у животных? Можно сказать, что да. Биологический пол определяется теми зародышевыми клетками, которые продуцируются организмом. Если животное продуцирует гамету, отличающуюся большими размерами, малой подвижностью и некоторым запасом питательных веществ – иными словами, яйцеклетку, то эта особь должна считаться женской. Если же половые клетки маленькие, подвижные и не содержат запаса питательных веществ, продуцирующая их особь определяется как мужская.

Зададимся теперь вопросом, как возникли половые различия. Почему вообще возникает половой способ размножения? В отличие от бесполого, в результате которого создаются точные генетические копии родительского организма, или столь модные ныне «клоны», половой способ требует от организма дополнительных затрат, как в смысле времени, так и энергетической стоимости процесса воспроизводства. Он по существу вдвое более «энергоемкий», по сравнению с бесполым вариантом, если даже не учитывать таких энергетических и временных «трат», как процесс ухаживания, копуляции и пр. Кроме того, при половом способе размножения существует немалый риск того, что один из половых партнеров может, в силу тех или иных причин, оказаться генетически бесперспективным, что приведет к появлению нежизнеспособного потомства и даже к полной потере генетического материала.

Тем не менее, половой способ размножения неоднократно возникает на эволюционных путях и полностью торжествует у высших животных. В чем же его преимущество? Главным образом в том, что смешение генетического материала от двух индивидов, происходящее в процессе половой репродукции, приводит к возникновению качественно нового организма, снижает частоту накопления вредных мутаций в популяции, повышает изменчивость биологического вида, а следовательно, и перспективы его выживаемости в условиях изменения окружающей среды. Бесполый способ размножения не может обеспечить того генетического разнообразия, которое необходимо для адаптации популяции. Поэтому хотя половой способ является более «дорогостоящим» и рискованным, он увеличивает шансы на выживание потомков в меняющемся мире.

Если конечный итог репродукции – оплодотворение, слияние генетического материала, то почему существуют две гаметы разной величины? Согласно гипотезе Дж. А. Паркера (1972), появление двух зародышевых клеток разного размера происходит под действием дизруптивного (отбирающего крайние варианты по какому-либо признаку) отбора, направленного:

1. на максимальное увеличение числа клеток как стратегии выживания (мелкие сперматозоиды);
2. на обеспечение питания для дальнейшего развития зиготы (крупные яйцеклетки).

И, наконец, третье. Почему эти разные по величине клетки продуцируются разными организмами? В животном царстве существует немало организмов, когда обе разновидности гамет продуцируются одним и тем же организмом. Речь идет о гермафродитизме, обеспечивающем перекрестное оплодотворение. В качестве одного из возможных объяснений преимуществ наличия особей двух Полов предлагалось следующее: наличие у одной особи двух наборов репродуктивных органов представляется более сложным и энергоемким с точки зрения затрат энергии. Нам представляется весьма убедительной гипотеза В.А. Геодакяна (1994), трактующая дифференциацию полов как «экономную форму информационного контакта со средой, как специализацию по аспектам сохранения и изменения генетической информации» (СНОСКА: Геодакян В.А. Мужчина и женщина: Эволюционно-биологическое предназначение // Женшина в аспекте физической антропологии. Материалы международной конференции «Женщина и свобода. Пути выбора в мире традиций и перемен». М., 1994. С. 9.). В этом контексте пол – мо способ эволюции, когда мужской пол за счет своей «избыточности» подвергается интенсивному отбору, а женский пол за счет модификационной пластичности передает потомству весь спектр исходных генотипов. При этом эволюционные преобразования затрагивают в первую очередь мужской пол. Таким образом, филогенетическая пластичность выше у мужского пола, а онтогенетическая – у женского.