Как совместить устойчивость и изменчивость

Весь окружающий нас мир можно представить как совокупность разнообразных систем. Каждая из них существует в определенной среде. Эволюционирует как среда, так и система. Среда диктует системе направление эволюции. Каждая эволюционирующая система должна быть устойчивой, консервативной, сохраняя накопленную полезную информацию, и одновременно изменчивой, способной адаптироваться к меняющимся требованиями среды.

Как же снят этот конфликт? Возможны два решения. Первое - поддерживать свойства системы к изменчивости в некотором промежуточном, оптимальном состоянии. Однако это создает для системы довольно узкие рамки существования.

Второе решение - разделить систему на две части, подсистемы. Одна из этих частей - консервативная - убирается подальше от среды (не в геометрическом, а в информационном плане) для сохранения полезной информации, а другая - изменчивая, оперативная - воспринимает и проверяет новую информацию. Такое разделение на две сопряженные подсистемы (консервативную и оперативную) повышает устойчивость системы в целом.

Но тогда один из полов должен быть консервативен, представлять собой "ядро" системы, а второй должен быть оперативной, изменчивой "оболочкой". Таким образом, разделение на два пола оказывается выгодной для популяции формой получения информации от среды и сохранения информации о собственном строении.

Суть различий между полами

Репродуктивная стратегия

Женщина не может иметь в год более одного ребенка (если только у нее не рождаются близнецы). То есть за весь репродуктивный период своей жизни (с 13 до 45-55 лет) они способна родить примерно три десятка детей.

Возможности мужчины гораздо больше. Он может стать отцом 4-5 тысяч детей.

Рассмотрим популяцию, в которой особи разного пола скрещиваются хаотически. Понятно, что количество потомства пропорционально количеству женских особей. А вот качество зависит от количества мужских особей - ведь чем их больше, тем шире возможности выбора "самых качественных".

Это значит, что при неблагоприятном воздействии среды сокращение количества самок приведет к снижению численности потомства, а сокращение количества самцов - к изменению его качества.

Мужчины отличаются друг от друга больше, чем женщины (дисперсия признаков)

Совокупность всех генов организма составляет его генотип. В процессе индивидуального развития организма его генотип взаимодействует со средой, определяя формирование внутренних и внешних признаков индивида. Совокупность всех этих признаков составляет его фенотип.

Генотип - это программа, которая в разных условиях среды может реализовываться по-разному. В генотипе записано не жестко определенное значение признака, а диапазон его возможных значений.

В онтогенезе реализуется один самый подходящий для данной конкретной среды фенотип. Следовательно, генотип задает диапазон, а среда выбирает "точку" внутри него. Ширина этого диапазона называется нормой реакции организма на воздействие окружающей среды.

Есть признаки, например, группа крови или цвет глаз, влияние среды на которые сводится практически к нулю. По другим признакам (например, интеллектуальным способностям) норма реакции очень широкая, поэтому их часто связывают только с влиянием среды, то есть воспитанием. Третьи признаки (рост, масса) занимают промежуточное положение. Норма реакции у женского пола значительно шире, чем у мужского.

Рисунок 1.

Это положение проверено при сравнении близнецов. Монозиготные братья должны быть больше похожи друг на друга, чем монозиготные сестры. Но если близнецы не монозиготные, то больше сходство должно быть у девочек.

Иными словами, женский пол больше поддается влияниям среды, а мужской влиянию генотипа.

На рисунке 2 на графике А показано распределение фенотипов у мужского и женского пола. По горизонтальной оси отложены значения признака, а по вертикали - частота появления особи с данным значением признака. Так как люди со средним значением признака - например, среднего роста, встречаются чаще, чем карлики или великаны, кривая имеет вид колокола и у женщин , и у мужчин. Такую же колоколообразную кривую можно получить, измеряя успеваемость учеников в школе: выявим некоторое число отличников и двоечников, основное же количество - среднеуспевающие. Кривые распределения признаков мужского и женского пола отличаются - у мужского пола кривая более пологая, то есть отражает большую дисперсию признаков. Из такого распределения можно было бы сделать вывод, что если среди мужчин больше гениев, то среди них больше и полных идиотов.

Распределение генотипов при этом одинаково для обоих полов и показано на графике Б. По горизонтали отложены средние значения какого-либо признака, определяемые генотипом, а по вертикали - частота появлений генотипа с тем или иным значением.

Из-за узкой нормы реакции (то есть низкой способности поддаваться воздействиям среды) у мужского пола распределение мужских фенотипов примерно повторяет распределение определяемых генотипами средних значений. Для женского же пола картина иная. Из-за широкой нормы реакции женские фенотипы более подвержены влиянию среды и ближе к среднему (оптимальному) значению в стабильной среде. То есть самцы отличаются большей степень разнообразия признаков, чем самки. Из-за этого первыми жертвами всех неблагоприятных изменений среды становятся мужские особи. Часть из них (обладатели крайних значений признака) погибает, поэтому оставшиеся в живых передадут следующему поколению спектр генотипов, измененный в соответствии с направлением воздействия среды.

Широкая норма реакции женского пола позволяет уходить от вредных воздействий среды за счет онтогенетической пластичности. Поэтому женский пол сохраняет и передает потомству весь спектр исходных генотипов.

Таким образом, в каждом поколении яйцеклетки широкого разнообразия, несущие информацию о прошлом богатстве генотипов, оплодотворяются спермиями узкого разнообразия, генотипы которых содержат информацию только о самых подходящих для текущих условий среды признаках. То есть, следующее поколение получает информацию о прошлом по материнской линии, а о настоящем - по отцовской. Из чего видно, кто есть кто в системе "мужской-женский пол". Женский пол - стабильное, консервативное "ядро" популяции, а мужской - лабильная "оболочка". Мужской пол выступает как эволюционный "авангард", принимающий на себя удары меняющейся среды. При этом за информацию приходится платить гибелью части мужских особей. Отсюда и повышенная смертность мужского пола.

Мы пришли к выводу, что два пола существуют не только для размножения - оно возможно и бесполым путем. Два пола это два канала информации, один (женский) - от предшествующих поколений, другой (мужской) - от среды. Их взаимодействие обеспечивает системе - эволюционирующей популяции - успешное функционирование.