 |
| Dziecięcy rysunek z pleneru dachówkowego. Dużo niedopowiedzeń i pole dla wyobraźni. Podobnie jest w biologii. |
Pisanie o płciach jest ryzykowne społecznie. Może dlatego, że w biologii różnych gatunków poszukujemy odpowiedzi na ludzkie dylematy i argumenty? Biologowi jest łatwiej, bo nie musi trzymać się społecznych schematów. Ale jednocześnie wszyscy możemy poszukiwać głębszego wzorca w świecie przyrody i w ten sposób spróbować zrozumieć i siebie samych. Poniższy tekst jest jednak tylko i wyłącznie rozważaniem biologicznym a nie społecznym.
W potocznym wyobrażeniu świat zwierząt jest podzielony na samce i samice, a rozmnażanie płciowe wymaga spotkania dwóch osobników przeciwnej płci. Przyroda jest jednak znacznie bardziej złożona i zróżnicowana. Wiele gatunków to obojnaki, czyli hermafrodyty, których ciało wytwarza zarówno plemniki, jak i komórki jajowe. Dwie płcie w jednym osobniku. Obojnactwo może być jednoczesne, gdy osobnik ma w tym samym czasie oba typy gonad (ale nawet wtedy obojnaki szukają partnera by wymienić się komórkami rozrodczymi) , albo sekwencyjne, gdy w ciągu życia zmienia płeć. Jeśli osobnik zaczyna jako samiec, a kończy jako samica, mówimy o protandrii. Jeśli kolejność jest odwrotna, mamy do czynienia z protogynią. Tu mała uwaga, oba terminy mają różne znaczenie w różnych działach biologii. Protrandria znaczy «wcześniejsze rozwijanie się pręcików niż słupków u kwiatów obupłciowych» oraz «wcześniejsze dojrzewanie komórek rozrodczych męskich niż żeńskich u zwierząt obojnaczych»/ Podobnie jest z protogynią. W biologii dużo zależy od kontekstu otoczenia, środowiska. W rozumieniu pojęć jest podobnie – zależy w jakim kontekście użyjemy np. pojęcia protandria.
Aby zrozumieć, dlaczego takie rozwiązania w ogóle powstały, warto zacząć od pytania, po co organizmom rozmnażanie płciowe. Rozmnażanie bezpłciowe ma ogromne zalety: jest szybkie, tanie i nie wymaga partnera. Pojedynczy osobnik może w krótkim czasie wytworzyć liczne potomstwo, a każde z nich jest genetyczną kopią rodzica. Znakomicie sprawdza się przy kolonizacji nowego środowiska, nowego terytorium. Ale w rozmnażaniu bezpłciowym tkwi jednak pewnego rodzaju słabość. Populacja złożona z identycznych genetycznie osobników jest równie podatna na te same choroby, pasożyty i zmiany środowiska, więc jedna skuteczna infekcja, jeden nowy pasożyt, zmiana klimatu czy pojawienie się nowego konkurenta lub drapieżnika, może zniszczyć ją całą. Rozmnażanie płciowe działa jak tasowanie kart. Dzięki mieszaniu materiału genetycznego dwóch rodziców i rekombinacji podczas mejozy każde potomstwo ma nową, nieco inna i niepowtarzalną kombinację cech. Ta różnorodność jest paliwem doboru naturalnego i pozwala populacji nadążać za ewoluującymi pasożytami, drapieżcami, konkurentami oraz zmieniającym się klimatem. Za tę elastyczność płaci się jednak większym kosztem energetycznym. Po prostu trzeba wyprodukować gamety, znaleźć partnera i zainwestować w zaloty i kopulację. Zdawało by się zbędna rozrzutność…
Właśnie problem znalezienia partnera jest kluczem do zrozumienia, dlaczego obojnactwo jest stosunkowo częste i rozpowszechnione w różnych grupach systematycznych. Osobnik rozdzielnopłciowy może się rozmnożyć tylko z przedstawicielem przeciwnej płci, czyli w typowej populacji z mniej więcej połową napotkanych członków własnego gatunku. A jeśli populacja jest „rozrzedzona” to trudno spotkać innego osobnika. Nachodzisz, się naszukasz a tam osobnik tej samej płci. I cały wysiłek na marne. Obojnak jest w lepszej sytuacji, bo każdy spotkany osobnik jest potencjalnym partnerem. Jeśli populacja jest rzadka, osobniki są słabo ruchliwe albo żyją w trudno dostępnych środowiskach, ta pozornie niewielka różnica może przesądzić o sukcesie rozrodczym. Biolodzy ewolucyjni nazywają to hipotezą niskiej gęstości populacji. Nic dziwnego, że obojnactwo jest częste u zwierząt osiadłych, żyjących w głębinach oceanów i u zwierząt o bardzo ograniczonej zdolności przemieszczania się. Albo u pasożytów.
Niemal wzorcowym przykładem takiej sytuacji jest życie pasożyta wewnętrznego. Dla tasiemca czy przywry ciało żywiciela jest czymś w rodzaju odizolowanej wyspy na wielkim i bezkresnym oceanie. Dotarcie do niej to wynik skomplikowanego cyklu życiowego, w którym larwa musi trafić do kolejnych żywicieli, a potem przetrwać w ich wnętrzu. W pojedynczym żywicielu może się więc znaleźć tylko kilka osobników danego gatunku, a czasem jeden. Gdyby tasiemiec był rozdzielnopłciowy, samotny osobnik byłby ewolucyjnie skazany na porażkę. Dlatego tak wiele pasożytniczych płazińców jest obojnakami, a wiele z nich potrafi w ostateczności zapłodnić się samemu. Czyli nawet partner nie jest niezbędny. Kosztem jest zmniejszenie różnorodności genetycznej i ryzyko depresji wsobnej, ale to wciąż lepsze niż brak potomstwa. Bo może kolejnemu pokoleniu się poszczęści (tu mała dygresja: u niektórych zwierząt w cyklu życiowym następuje przemiana pokoleń rozmarzających się bezpłciowo lub dzieworodnie, z pokoleniem płciowym).
Co jednak w sytuacji, gdy zamiast być jednocześnie samcem i samicą, osobnik zmienia płeć w trakcie życia? Tu wchodzi w grę protandryczny hermafrodytyzm i jedno z najważniejszych wyjaśnień ewolucyjnych, czyli model przewagi wielkości. Ta koncepcja z zakresu biologii ewolucyjnej opiera się on na prostym spostrzeżeniu. Produkcja plemników jest względnie tania i mało zależy od rozmiarów ciała, dlatego nawet niewielki samiec może zapłodnić sporo jaj. Z kolei płodność samic rośnie wraz z wielkością, bo duże ciało pomieści więcej jaj lub potomstwa. Opłaca się więc być samcem, gdy jest się małym, a samicą dopiero wtedy, gdy ciało urośnie. Zmiana płci jest zatem sposobem na wykorzystanie najlepszego momentu w życiu do każdej z ról. Koncepcja ta wyjaśnia adaptacyjny sens sekwencyjnego hermafrodytyzmu (zmiany płci w ciągu życia osobnika) u zwierząt i roślin. Model ten został pierwotnie zaproponowany przez Michaela Ghiselina w 1969 roku, a następnie rozbudowany i sformalizowany matematycznie przez Roberta Warnera w latach 70. i 80. XX wieku. Główne założenie modelu głosi, że zmiana płci jest ewolucyjnie opłacalna wtedy, gdy sukces rozrodczy rośnie wraz z wielkością ciała lub wiekiem w różnym tempie u samic i samców. Osobnik maksymalizuje swój życiowy sukces reprodukcyjny, funkcjonując jako jedna płeć, gdy jest mały i młody, a następnie zmieniając ją na drugą, gdy osiągnie odpowiednie rozmiary.
Tasiemce pokazują to zjawisko w skali pojedynczego organizmu. W ciele takiego pasożyta nowe człony powstają tuż za główką i stopniowo oddalają się od niej. Młode proglotydy są najpierw dojrzałe jako męskie, wytwarzają plemniki, a dopiero później rozwijają się w nich żeńskie narządy, które zostają zapłodnione plemnikami z innego członu, a w razie potrzeby także z tego samego osobnika. Starsze człony wypełniają się jajami i odrywają od ciała, opuszczając żywiciela z jego odchodami. Połknięte przez żywiciela pośredniego, wylęgają się z nich larwy, które przekształcają się w stadium inwazyjne, a po zjedzeniu przez żywiciela ostatecznego dojrzewają w dorosłego tasiemca.
Bardziej spektakularny przykład dają pasożytnicze skorupiaki z rodziny Cymothoidae. Dobrze znany w wielu opracowaniach i artykułach popularnonaukowych „pasożyt języka”, czyli wesz językożerna Cymothoa exigua, wnika przez skrzela do ryby, na przykład lucjana. Młody osobnik zaczyna jako samiec i przyczepia się do skrzeli. Jeśli w pobliżu nie ma jeszcze samicy, po pewnym czasie zmienia płeć i przesuwa się do jamy gębowej, gdzie przyczepia się do języka ryby, wysysa z niego krew, aż ten zanika, i sam przejmuje jego funkcję. Gdy dojrzały samiec dotrze do skrzeli, zapłodnienie następuje w obecności samicy, a potomstwo opuszcza żywiciela. W ten sposób para wykorzystuje jedną rybę jako dom i źródło pokarmu, a zmiana płci następuje w zależności od tego, czy ktoś zajął już miejsce samicy.
Protandryczne są też ślimaki z rodzaju Crepidula, zwane pantofelkami lub czareczkami. To morskie mięczaki o spłaszczonej, owalnej muszli przypominającej łódkę lub odwrócony pantofel. Ich najbardziej charakterystyczną cechą jest biała, płaska przegroda wewnątrz skorupy oraz zwyczaj tworzenia wielopiętrowych wież (stosów) złożonych z kilku osobników przyczepionych jeden na drugim. Tworzą one wysokie stosy, w których osobniki siedzą jeden na drugim. Najmłodsze, najmniejsze ślimaki na górze są samcami, a te największe, w dolnej części stosu, samicami. Gdy samica ginie, największy samiec zmienia płeć, a stos nadal działa jak zespół rozrodczy. Czynnikiem sterującym są sygnały chemiczne obecnych w pobliżu osobników, dzięki którym ślimak „wie”, czy w sąsiedztwie brakuje samic.
Podobnie jest u błazenków, ryb z rodzaju Amphiprion, żyjących wśród ukwiałów. Grupa społeczna składa się z jednej dużej samicy, jednego mniejszego samca rozrodczego i kilku jeszcze mniejszych niedojrzałych osobników. Jeśli samica zginie, samiec przekształca się w samicę, a następny w hierarchii zajmuje jego miejsce. Zmiana płci jest więc zależna od struktury społecznej i pozwala utrzymać parę rozrodczą bez ryzykownych poszukiwań partnera na otwartej rafie.
Protandryczny hermafrodytyzm pokazuje, że płeć u zwierząt nie zawsze jest cechą stałą, lecz może być elastycznym narzędziem przystosowania. Obojnactwo rozwiązuje problem trudnego znalezienia partnera, a zmiana płci pozwala dopasować rolę rozrodczą do wielkości ciała i warunków środowiska, dzięki czemu organizmy od tasiemców po rafowe ryby mogą korzystać z korzyści rozmnażania płciowego nawet tam, gdzie spotkanie drugiego osobnika jest rzadkie.
Na początku tekstu wspomniałem o protogynii. Jest ona w przyrodzie szeroko rozpowszechniona, szczególnie wśród ryb rafowych, i bywa nawet częstsza niż protandria u ryb kostnoszkieletowych. Czyli najpierw osobnik jest samica a potem staje się samcem. Ewolucyjne uzasadnienie opiera się na tym samym modelu przewagi wielkości, tylko z odwróconym warunkiem. Protogynia opłaca się wtedy, gdy sukces rozrodczy samców rośnie z wielkością ciała szybciej niż samic. Dzieje się tak zwłaszcza w systemach, w których duże samce bronią terytoriów albo haremów i zapładniają większość samic, podczas gdy małe samce nie mają szans w rywalizacji. Mała ryba odniesie większy sukces reprodukcyjny, jeśli zostanie samicą, bo nawet niewielka samica może złożyć jaja, a samcem stanie się dopiero wtedy, gdy urośnie na tyle, by wygrywać walki o dostęp do partnerek. Klasycznym przykładem są wargaczowate (Labridae), na przykład czyściciel pospolity (Labroides dimidiatus) i papugoryby (Scaridae). U czyścików żyją grupy złożone z jednego dużego samca i kilku mniejszych samic. Gdy samiec ginie, najwyższa rangą samica w ciągu kilku dni zaczyna zachowywać się jak samiec, a w ciągu około dwóch tygodni jej gonady zaczynają produkować plemniki. Bodziec stanowi tu utrata dominującego samca, czyli zmiana struktury społecznej, podobnie jak u błazenków, tylko w odwrotnym kierunku. Protogyniczne są także niektóre kirenie i okonie morskie, takie jak strzępiel (Serranidae), oraz część ryb z rodziny prażmowatych. Poza rybami zjawisko występuje u niektórych skorupiaków i mięczaków, a także u niewielu gatunków wijów i ukwiałów.
Obie strategie, protandria i protogynia, mają więc tę samą logikę: płeć jest „wybierana“ w zależności od tego, w której roli osobnik ma większą szansę zostawić potomstwo. Oczywiście takie stwierdzenie jest mocno zantropomorfizowane ze sztucznie przypisaną celowością i świadomym działaniem. Poprawniej jest pisać o konsekwencjach populacyjnych i o doborze ewolucyjnym. O kierunku zmiany decyduje to, która płeć zyskuje więcej na dużym ciele lub danych warunkach społecznych czy siedliskowych. Po prostu takie wzorce są utrwalane ewolucyjnie a nie świadomie wybierane przez zwierzęta.
Przykłady protandrii i protogynii pokazują, że w biologii rzadko istnieją reguły sztywne i uniwersalne. To, kim osobnik jest i jak się rozmnaża, zależy w ogromnej mierze od kontekstu, w którym przyszło mu żyć. Pasożyt wewnętrzny, zamknięty w ciele jednego żywiciela, korzysta z obojnactwa, bo nie może liczyć na spotkanie partnera. Ślimak z rodzaju Crepidula zmienia płeć w zależności od tego, czy w jego stosie są jeszcze samice, a błazenek lub czyściciel pospolity przekształcają się w odpowiedzi na zmianę struktury grupy, gdy ginie dominujący osobnik. W każdym z tych przypadków o kierunku i momencie zmiany decydują czynniki środowiskowe i społeczne: gęstość populacji, wielkość ciała, obecność partnerów i pozycja w hierarchii. Płeć nie jest więc u tych zwierząt wyłącznie cechą zapisaną w genach, lecz elastyczną strategią, którą dobór naturalny dostroił do zmiennych warunków życia.
Możemy te same pytania postawić w odniesieniu do człowieka i różnorodnych sytuacji gender. Czy sytuacja środowiskowa i społeczna ma jakiś wpływ na identyfikację płciową poszczególnych osób? Czy da się tu odkryć jakiś wzorzec ogólny, właściwy dla społeczeństw w różnych stadiach rozwoju oraz jeszcze szerzej, w kontekście ogólnobiologicznym? To domena filozofii przyrody. Biologia niewątpliwe pomaga nam zrozumieć nie tylko świat wokół nas ale i nas samych. Warto więc zgłębiać tajemnice biologii. To nauka logiczna i dotycząca ogólnych praw przyrody a nie zbiór luźnych i indywidualnych, złożonych przypadków, trudnych do zapamiętania.
Bardziej spektakularny przykład dają pasożytnicze skorupiaki z rodziny Cymothoidae. Dobrze znany w wielu opracowaniach i artykułach popularnonaukowych „pasożyt języka”, czyli wesz językożerna Cymothoa exigua, wnika przez skrzela do ryby, na przykład lucjana. Młody osobnik zaczyna jako samiec i przyczepia się do skrzeli. Jeśli w pobliżu nie ma jeszcze samicy, po pewnym czasie zmienia płeć i przesuwa się do jamy gębowej, gdzie przyczepia się do języka ryby, wysysa z niego krew, aż ten zanika, i sam przejmuje jego funkcję. Gdy dojrzały samiec dotrze do skrzeli, zapłodnienie następuje w obecności samicy, a potomstwo opuszcza żywiciela. W ten sposób para wykorzystuje jedną rybę jako dom i źródło pokarmu, a zmiana płci następuje w zależności od tego, czy ktoś zajął już miejsce samicy.
Protandryczne są też ślimaki z rodzaju Crepidula, zwane pantofelkami lub czareczkami. To morskie mięczaki o spłaszczonej, owalnej muszli przypominającej łódkę lub odwrócony pantofel. Ich najbardziej charakterystyczną cechą jest biała, płaska przegroda wewnątrz skorupy oraz zwyczaj tworzenia wielopiętrowych wież (stosów) złożonych z kilku osobników przyczepionych jeden na drugim. Tworzą one wysokie stosy, w których osobniki siedzą jeden na drugim. Najmłodsze, najmniejsze ślimaki na górze są samcami, a te największe, w dolnej części stosu, samicami. Gdy samica ginie, największy samiec zmienia płeć, a stos nadal działa jak zespół rozrodczy. Czynnikiem sterującym są sygnały chemiczne obecnych w pobliżu osobników, dzięki którym ślimak „wie”, czy w sąsiedztwie brakuje samic.
Podobnie jest u błazenków, ryb z rodzaju Amphiprion, żyjących wśród ukwiałów. Grupa społeczna składa się z jednej dużej samicy, jednego mniejszego samca rozrodczego i kilku jeszcze mniejszych niedojrzałych osobników. Jeśli samica zginie, samiec przekształca się w samicę, a następny w hierarchii zajmuje jego miejsce. Zmiana płci jest więc zależna od struktury społecznej i pozwala utrzymać parę rozrodczą bez ryzykownych poszukiwań partnera na otwartej rafie.
Protandryczny hermafrodytyzm pokazuje, że płeć u zwierząt nie zawsze jest cechą stałą, lecz może być elastycznym narzędziem przystosowania. Obojnactwo rozwiązuje problem trudnego znalezienia partnera, a zmiana płci pozwala dopasować rolę rozrodczą do wielkości ciała i warunków środowiska, dzięki czemu organizmy od tasiemców po rafowe ryby mogą korzystać z korzyści rozmnażania płciowego nawet tam, gdzie spotkanie drugiego osobnika jest rzadkie.
Na początku tekstu wspomniałem o protogynii. Jest ona w przyrodzie szeroko rozpowszechniona, szczególnie wśród ryb rafowych, i bywa nawet częstsza niż protandria u ryb kostnoszkieletowych. Czyli najpierw osobnik jest samica a potem staje się samcem. Ewolucyjne uzasadnienie opiera się na tym samym modelu przewagi wielkości, tylko z odwróconym warunkiem. Protogynia opłaca się wtedy, gdy sukces rozrodczy samców rośnie z wielkością ciała szybciej niż samic. Dzieje się tak zwłaszcza w systemach, w których duże samce bronią terytoriów albo haremów i zapładniają większość samic, podczas gdy małe samce nie mają szans w rywalizacji. Mała ryba odniesie większy sukces reprodukcyjny, jeśli zostanie samicą, bo nawet niewielka samica może złożyć jaja, a samcem stanie się dopiero wtedy, gdy urośnie na tyle, by wygrywać walki o dostęp do partnerek. Klasycznym przykładem są wargaczowate (Labridae), na przykład czyściciel pospolity (Labroides dimidiatus) i papugoryby (Scaridae). U czyścików żyją grupy złożone z jednego dużego samca i kilku mniejszych samic. Gdy samiec ginie, najwyższa rangą samica w ciągu kilku dni zaczyna zachowywać się jak samiec, a w ciągu około dwóch tygodni jej gonady zaczynają produkować plemniki. Bodziec stanowi tu utrata dominującego samca, czyli zmiana struktury społecznej, podobnie jak u błazenków, tylko w odwrotnym kierunku. Protogyniczne są także niektóre kirenie i okonie morskie, takie jak strzępiel (Serranidae), oraz część ryb z rodziny prażmowatych. Poza rybami zjawisko występuje u niektórych skorupiaków i mięczaków, a także u niewielu gatunków wijów i ukwiałów.
Obie strategie, protandria i protogynia, mają więc tę samą logikę: płeć jest „wybierana“ w zależności od tego, w której roli osobnik ma większą szansę zostawić potomstwo. Oczywiście takie stwierdzenie jest mocno zantropomorfizowane ze sztucznie przypisaną celowością i świadomym działaniem. Poprawniej jest pisać o konsekwencjach populacyjnych i o doborze ewolucyjnym. O kierunku zmiany decyduje to, która płeć zyskuje więcej na dużym ciele lub danych warunkach społecznych czy siedliskowych. Po prostu takie wzorce są utrwalane ewolucyjnie a nie świadomie wybierane przez zwierzęta.
Przykłady protandrii i protogynii pokazują, że w biologii rzadko istnieją reguły sztywne i uniwersalne. To, kim osobnik jest i jak się rozmnaża, zależy w ogromnej mierze od kontekstu, w którym przyszło mu żyć. Pasożyt wewnętrzny, zamknięty w ciele jednego żywiciela, korzysta z obojnactwa, bo nie może liczyć na spotkanie partnera. Ślimak z rodzaju Crepidula zmienia płeć w zależności od tego, czy w jego stosie są jeszcze samice, a błazenek lub czyściciel pospolity przekształcają się w odpowiedzi na zmianę struktury grupy, gdy ginie dominujący osobnik. W każdym z tych przypadków o kierunku i momencie zmiany decydują czynniki środowiskowe i społeczne: gęstość populacji, wielkość ciała, obecność partnerów i pozycja w hierarchii. Płeć nie jest więc u tych zwierząt wyłącznie cechą zapisaną w genach, lecz elastyczną strategią, którą dobór naturalny dostroił do zmiennych warunków życia.
Możemy te same pytania postawić w odniesieniu do człowieka i różnorodnych sytuacji gender. Czy sytuacja środowiskowa i społeczna ma jakiś wpływ na identyfikację płciową poszczególnych osób? Czy da się tu odkryć jakiś wzorzec ogólny, właściwy dla społeczeństw w różnych stadiach rozwoju oraz jeszcze szerzej, w kontekście ogólnobiologicznym? To domena filozofii przyrody. Biologia niewątpliwe pomaga nam zrozumieć nie tylko świat wokół nas ale i nas samych. Warto więc zgłębiać tajemnice biologii. To nauka logiczna i dotycząca ogólnych praw przyrody a nie zbiór luźnych i indywidualnych, złożonych przypadków, trudnych do zapamiętania.
Brak komentarzy:
Prześlij komentarz