Niezmiernie interesująca kość

Jeśli spojrzysz na nas, ludzi (monogamia, poligamia i rozmaite inne układy) kontra szympansy (monogamia jest dla oferm!), patrzysz tylko na krańce dwóch długich gałęzi. Szympansy mogą być naszymi najbliższymi, żyjącymi krewnymi, ale nasz wspólny przodek żył około siedem milionów lat temu. Po tym, jak obie linie oddzieliły się od tego przodka, ewoluowały w różnych kierunkach. Możemy wyciągnąć pewne wnioski o tym, jak wyglądała ta ewolucja, w oparciu o nas samych, szympansów i inne żyjące gatunki ssaków. Ten rodzaj badania nie daje nam jednak informacji, jak ewoluowały zwyczaje seksualne ssaków z pokolenia na pokolenie.

Dlatego tak ciekawe jest nowe badanie Leigha W. Simmonsa i Renée Firman z University of Western Australia. Mogli oni obserwować ewolucję seksualną ssaków dziejącą się w ich laboratorium. Badania z zeszłego tygodnia były jak widok z satelity na kontynenty. Tutaj stoimy na ziemi.

Jak żyją ze sobą samce i samice zależy od warunków, w jakich żyje ich gatunek. Jeśli, na przykład, jeden samic może kopulować z wieloma samicami, będzie miał dużo potomstwa. Jeśli jednak samice są rozmieszczone zbyt daleko, nie będzie w stanie pilnować ich przed wszystkimi innymi samcami, które także chcą z nimi kopulować. W takich wypadkach dobór naturalny może faworyzować samce, które wolą trzymać się jednej samicy.

U gatunków, w których samce konkurują ze sobą o samice, ewolucja może dać nowe kawałki anatomii. Niektóre samce ewoluują ekstrawaganckie poroża do walki z rywalami. Także anatomia ich genitaliów może się zmienić. To może zdarzyć się z większym prawdopodobieństwem, jeśli samice kopulują z więcej niż jednym samcem. Samce walczą przeciwko innym samcom także podczas seksu. Na przykład, niektóre owady używają kolczastych genitaliów, by wyskrobać plemniki rywali.

Biolodzy ewolucyjni stawiali hipotezę, że te ekstrawaganckie narządy seksualne są wynikiem wyścigu ewolucyjnego między samcami. Znaleźli poparcie dla tej myśli, kiedy porównywali ze sobą poszczególne samce. Okazało się, że samce, które miały najwięcej potomstwa, miały na ogół najbardziej kolczaste penisy.

Później naukowcy zaczęli obserwować ewolucję tych narządów. Na przykład w 2011 r., naukowcy szwajcarscy poinformowali o badaniu, jakie przeprowadzili na strąkowcach, które mają kolce na genitaliach do wyskrobywania plemników rywali.  

Naukowcy szwajcarscy odizolowali każdego samca z jedną tylko samicą. W tym układzie samce nie miały konkurencji do samicy. Badacze pozwolili następnie tym chrząszczom rozmnażać się przez 21 pokoleń. Kolce na genitaliach samców zmniejszyły się w wymierny sposób. To właśnie przewidywali naukowcy na podstawie teorii ewolucji. Bez konkurencji ze strony innych samców nie było żadnych korzyści z kolczastych penisów.

Simmons udokumentował wiele dowodów tej ewolucji męskich genitaliów u owadów, a obecnie razem z Firman zwrócili swoją uwagę na ssaki. A dokładniej, skupili uwagę na bakulum – kości, która nazywają “jedną z najbardziej zastanawiających tajemnic morfologii ssaków”.

Bakulum jest długa u jednych gatunków i krótka u innych; może być prosta lub haczykowata, z zadziorami lub kształtu trójzębu Neptuna. U niektórych gatunków, włącznie z naszym, nie ma jej w ogóle.

Naukowcy przedstawili kilka możliwych wyjaśnień istnienia tej kości. Jedni sugerowali, że usztywnienie penisa przez bakulum pozwala samcowi dostarczyć więcej plemników do samicy. Te dodatkowe plemniki mogą przeważyć nad plemnikami rywala. Inni sugerowali, że bakulum pomaga plemnikom dostać się bliżej jaja. Jeszcze inni zgadywali, że stymuluje ona samicę, wywołując jajeczkowanie.

Wszystkie te trzy hipotezy mają coś wspólnego: bakulum ewoluuje zwiększając prawdopodobieństwo, że skutkiem kopulacji będzie ojcostwo. W czerwcu brytyjscy naukowcy opublikowali badanie, które popierało tę tezę. Badali myszy domowe, gatunek, w którym samice kopulują z wieloma samcami przy każdym jajeczkowaniu. Odkryli, że samce z szerszymi bakula miały więcej małych niż inne.

Simmons i Firman postawili następny krok logiczny. Rozumowali, że ta różnica między samcami mysimi powinna napędzać ewolucję bakulum. Dla sprawdzenia tego przeprowadzili eksperyment podobny to tego, jaki przeprowadzili badacze w Szwajcarii. Stworzyli dwie grupy myszy: jedną prowadzącą bogate życie seksualne i drugą monogamiczną.

Samice lekkiego prowadzenia mogły kopulować z trzema samcami w każdym cyklu. Monogamiczne miały tylko jednego. Hodowali te myszy przez 27 pokoleń, a potem spojrzeli na ich bakula. Podobnie jak ze strąkowcami bakulum wyewoluowało. Stało się grubsze w grupie ze swobodą seksualną i cieńsze w grupie monogamicznej. Po raz pierwszy naukowcy obserwowali ewolucję bakulum. 

Ten eksperyment nadal nie rozwiązuje tajemnicy, do czego jest bakulum, ale Simmons i Firman sądzą, że mają w tej sprawie rozwiązanie – przynajmniej dla myszy. Uważają, że bakulum pomaga samcowi stymulować narządy rozrodcze myszy. Ta stymulacja może uczynić bardziej prawdopodobnym, że samiec zapłodni jajeczka samicy lub podniesie szanse, że zapłodnione jajeczko zagnieździ się w jej macicy.

Jeśli bakulum istotnie rozwija się u ssaków przez dobór płciowy, powstaje naturalne pytanie: gdzie podziało się nasze? Paula Stackley, biolog z University of Liverpool napisała w grudniu ubiegłego roku w “Current Biology”: „Nadal pozostaje tajemnicą, dlaczego mężczyźni nie mają bakulum”.

Wśród naczelnych gatunki monogamiczne mają na ogół mniejsze bakula niż gatunki, w których samce konkurują o dostęp do samic. Nie byłoby więc od rzeczy założenie, że przechodzenie na monogamię u naszych przodków spowodowało całkowite znikniecie bakulum (poza bardzo, bardzo niewieloma przerażającymi przypadkami).

Sprawy jednak nie są tak proste. Szympansy, nasi najbliżsi krewni, dalece nie są monogamiczne. Można by pomyśleć, że będą miały olbrzymie bakula, ale są one jedynie wielkości ziarnka ryżu – około pięć razy mniejsze niż u pawiana. W rzeczywistości, wszystkie małpy człekokształtne mają malutkie bakula. Z jakiegoś tajemniczego powodu ta tajemnicza kość zanikała u naszych przodków przez jakieś dziesięć milionów lat. Podczas gdy bakula mogą ewoluować w ciągu tygodni w eksperymencie naukowym, ich ewolucja może także rozciągać się w długim okresie czasu.

A Most Interesting Bone

The Loom, 8 sierpnia 2013

Tłumaczenie: Małgorzata Koraszewska