Главная  >  Наука   >  Биология


Фишеровское убегание

12 апреля 2019, 370

В начале XX века ученый Рональд Фишер предложил гипотетический механизм полового отбора, получивший название Fisherian runaway, который объясняет эволюцию неадаптивных, т.е. не оказывающих позитивного влияния на адаптацию к окружающим условиям, биологически нейтральных признаков, которые встречаются у многих животных.

В частности, речь идет о гипертрофированных брачных украшениях у самцов многих видов живых существ, размножающихся половым путем.

По предположению Фишера, наличие у самцов "странных", не имеющих отношения к выживанию признаков-украшений выделяло их из ряда остальных, обеспечивая предпочтение самок и тем самым репродуктивное преимущество.

Эволюция украшений самцов, одним из общеизвестных примеров которых является хвост самцов павлинов, представляет для эволюционных биологов парадокс – от Чарльза Дарвина и до современной синтетической теории эволюции.

Отбор особей с дорогостоящими, часто невыгодными для собственного выживания украшениями кажется ученым несовместимым с теорией естественного отбора. Фишер предложил способ разрешить этот парадокс при помощи предполагаемого генетического механизма, объясняющего на основе принципа полового отбора и предпочтения самок, и внешний вид самцов.

Гипотеза Фишера в том, что самки выбирают самцов с наиболее развитыми декоративными признаками только по причине обладания самцами этими признаками — в отличие от теории гандикапа, по которой самок привлекают украшения самца как доказательство "от обратного" его большей витальности, лучшей адаптации к выживанию.

Таким образом, по версии Фишера, наличие украшений у самцов объясняется случайно возникшей положительной обратной связью – вначале самцы с какими-либо отличиями просто обращают на себя больше внимания и оставляют больше потомства, благодаря чему этот признак начинает усиливаться вследствие генетических мутаций.

В результате следующее поколение самцов наследует еще более развитые украшения, что закрепляющий и этот признак, и его предпочтение самками.

Однако данное "убегание" имеет естественный ограничитель – самцы с нерациональными, не помогающими выживать украшениями становятся более уязвимы для хищников. Это в равной степени относится ко всем примерам этого явления – и к большерогим оленям, и к павлинам, и к колюшкам, самец которых во время нереста выделяется ярко-красным брюшком.

В парадоксе "фишеровского убегания" ярко проявляется циничная суть эволюции, описанная Докинзом в "Эгоистичном гене" – основой жизни является сохранение гена, а не его носителя. Ярко украшенные самцы погибают быстрее, но оставляют больше потомства. Эволюции плевать на их жизнь, главное – ген.

Фишеровское убегание у людей

Еще один возможный пример Фишеровского убегания – бороды и усы мужчин у вида Homo Sapiens. Согласно исследованию Journal of Evolutionary Biology, большинство женщин считает мужчин с волосяным покровом на лице более мужественными и более привлекательными. Из этого можно сделать вывод, что доля привлекательности в бороде для самок Homo sapiens актуальна до сих пор.

Фишеровское убегание у стебельчатоглазых мух

Стебельчатоглазые мухи обитают в тропическом поясе Старого Света, один вид был обнаружен на территории Венгрии. Эти небольшие мушки днем кормятся во влажной подстилке тропического леса, ночью собираются на листьях или торчащих из обрушившегося берега корневых волосках и устраивают там брачные игры.

Ученые заметили, что там, где сидит самец с длинными глазными выростами, собирается больше самок, чем там, где сидят особи с короткими стебельками. Понаблюдав за брачным поведением мушек, ученые обнаружили, что самцы стебельчатоглазых мух меряются глазными стебельками в своеобразных "поединках". Они становятся напротив друг друга, расставляют передние ноги пошире и демонстрируют друг другу и самкам, размах своих глаз, иногда даже толкают друг друга.

Победа остается за обладателем наиболее длинных глазных стебельков. При этом, как выяснилось, самку интересует не абсолютный размер стебельков, а их длина относительно длины тела самца. Размах глаз является у этих мух важнейшим вторичным половым признаком полового отбора.

Нелепость подобного явления вызвала у исследователей подозрение, что это явное следствие фишеровского убегания. Сотрудники университета Мэриленда, Вилкинсон и Рейлло отобрали из природной популяции группу самцов с наибольшим и наименьшим размахом глаз, скрестили их со случайно выбранными самками, создав три линии мушек: две длинноглазых и одну – короткоглазых. Через тринадцать поколений самок из каждой линии проверяли на предпочтение самцов. Оказалось, самки от отцов с длинными глазными выростами предпочитали самцов с большим размахом глаз, самки короткоглазой линии – короткоглазых половых партнеров, похожих на отцов-основателей.

Авторы таким образом доказали, что в геноме короткоглазых самцов есть гены, которые, попав в организм дочерей, отвечают за терпимость к коротким глазным стебелькам, а значит склонность к самцам с большим размахом глаз оказалось детерминированной. Несколько лет спустя те же исследователи выяснили, что длинные глазные выросты содержат важнейшую для самок информацию о качествах самца и его потомства.

В ходе экспериментов выяснилось, что самцы с маленьким размахом глаз производят на свет больше самок, в то время как длинноглазые самцы производят обычное соотношение полов.

Длинные глазные стебельки свидетельствовали о том, что самец является обладателем мутантной Y-хромосомы (Ym) – хромосомы-модификатора, способной при определенных обстоятельствах смещать равновесие полов.

Много лет спустя генетики вновь обратились к геному стебельчатоглазых мух и нашли на их Х-хромосоме участки, размер которых предсказывает способность хромосомы к мейотическому драйву. По крайней мере один из таких участков может отвечать за длину глазных выростов у самцов. Таким образом, склонность производить на свет потомство с правильным соотношением полов могут контролироваться теми же участками генома, что и размах глаз у самцов мух.

Длинные глаза могут говорить о присутствии в геноме самца Ym-хромосомы, подавляющей мейотический драйв, либо об отсутствии на его Х-хромосоме участка, вызывающего этот драйв.

Значит, длинноглазые самцы стебельчатоглазых мух сообщают самкам о том, что справляются с генами мейотического драйва в своем геноме.

Таким образом, экзотические "украшения" могут быть не результатом иррационального привлечения внимания самок, как полагает теория фишеровского убегания, а важным источником информации о геноме возможного полового партнера. Часто признак-индикатор лишь случайно сочетается с важной особенностью генотипа своего обладателя, но поскольку такое сцепление возникло, естественный половой отбор самок будет благоприятствовать увеличению его заметности.

Эта гипотеза называется «гипотезой хороших генов», она утверждает, что вторичные половые признаки дают самкам возможность оценить реальные признаки половых партнеров, скрытые в силу невозможности наблюдения доступными средствами.

Рональд Эйлмер Фишер – краткая биография

Роналд Фишер (17 февраля 1890 - 29 июля 1962) - Британский математик, статистик, биолог-эволюционист и генетик. Член Лондонского королевского общества и Королевского статистического общества. Почётный член множества академий и научных обществ. Почётный доктор наук, доктор права множества университетов.

Датский ученый, статистик Андерс Халд считал его «гением, едва не в одиночку заложившим основы современной статистики». Автор концепции "эгоистичного гена" Ричард Докинз назвал Фишера «величайшим биологом, подобным Дарвину».

Фишер родился в лондонском районе Ист-Финчли, в многодетной семье Джорджа и Кэти Фишер. Отец ученого был торговцем предметами изящного искусства.

Мать Рональда умерла, когда ему было 14. Через 18 месяцев его отец обанкротился после серии неудачных сделок.

У Фишера было плохое зрение, но он был очень развитым учеником и в 16 лет выиграл конкурс по математике в школе Хэрроу, завоевав награду за победу в конкурсе математических эссе Neeld Medal. Из-за плохого зрения его учили математике без «бумаги и пера», что развило у него способность представлять задачу в терминах геометрии. Фишер удивлял учителей умением находить ответ, минуя промежуточные этапы.

В 1909 году в Кэмбридже Фишер ознакомился с генетикой и законами Менделя, переоткрытыми в начале XX века. Его страстью стала евгеника, в которой он видел путь к решению научных и социальных вопросов, соединяя генетику и статистику.

В 1911 году вместе с Джоном Мейнардом Кейнсом, Реджинальдом Паннетом и сыном Чарльза Дарвина Г. Дарвином он создал Кэмбриджский Университет Евгенического общества.

В 1917 году Фишер женился на 17-летней Рут Эйлин Гиннесс. У них родились два сына и шесть дочерей.

После Кембриджа пытался записаться в ряды Британской армии, но не мог пройти медкомиссию. До 1918 года работал статистиком в Лондонском Сити, опубликовал несколько статей по биометрии, включая революционную The Correlation Between Relatives on the Supposition of Mendelian Inheritance.

С 1919 по 1933 год работал статистиком на сельскохозяйственной станции в Ротамстеде. Затем был профессором в Лондонском университете, с 1943 года по 1957 завкафедрой генетики в Кембридже.

В 1942 году старший сын Фишера, служивший военным пилотом, погиб в ходе полёта над Сицилией. Фишер тяжело переживал смерть сына, в 1943 году разошёлся с женой, вернулся в Кембридж и занимал там кафедру генетики по 1957 год.

Фишер внес колоссальный вклад в развитие современной прикладной математической статистики. Основным методом оценки статистической значимости различий в таблицах типа "два-на-два" ученые сих пор используют "точный тест Фишера" (Fisher’s exact test).

В 1947 году с Сирилом Дарлингтоном основал журнал «Heredity: An International Journal of Genetics», в котором Фишер публиковал статьи по евгенике.

В 1952 году королева Великобритании Елизавета II удостоила Фишера дворянского титула за заслуги в науке.

Свою окончательную философию статистики Фишер изложил в книге "Статистические методы и научный вывод" (1956). Последние годы (1959—1962) Фишер работал в австралийском университете Аделаиды, где скончался в 1962 году.

Читайте также:



©  Фонд "Русская Цивилизация", 2004 | Контакты