Skrzydełko, czapeczka czy nóżka
Lepiej mieć córkę czy syna? Ewolucja zna odpowiedź na to pytanie
Tekst ukazał się w POLITYCE w czerwcu 2012 r.
Biolodzy ewolucyjni już wiele lat temu odkryli, że żołnierze wracający z wojny płodzą więcej chłopców niż mężczyźni w czasach pokoju. Kobiety spożywające bardziej kaloryczne posiłki częściej rodzą synów. Sikory modre, u których partnerów słabiej się świeci czapeczka na głowie, składają więcej żeńskich jaj. U jaskółek oknówek samce o dłuższych skrzydłach mają więcej synów niż córek, a samice o dłuższych skrzydłach – odwrotnie. Płeć potomstwa zależy też od wieku rodziców, ich stresów, chorób, diety czy zagęszczenia populacji.
Badania, w których odkryto te zależności, skupiają się przede wszystkim na dwóch grupach organizmów: ptakach i ssakach. Głównie dlatego, że sami ludzie są ssakami i lubią obserwować ptaki. Ale istnieją też powody bardziej naukowe. I ptaki, i ssaki są stworzeniami stałocieplnymi, które wychowują stosunkowo niewiele potomstwa, ale za to intensywnie się nim opiekują. Każde dziecko oznacza zatem dla nich poniesienie sporych kosztów. A w takich wypadkach rodzice powinni zadbać o to, by potomek miał taką płeć, jaka przyniesie im największe korzyści. Gdyby – tak jak płazy czy ryby – ssaki i ptaki produkowały tysiące jaj, nie miałoby to większego znaczenia. Po prostu z tej ogromnej puli przeżyłyby te, które miałyby odpowiednią płeć. W wielu grupach organizmów manipulacja płcią nie jest też wcale taka trudna. U krokodyli płeć potomstwa zależy od temperatury, w jakiej inkubują się jaja. Liczne gatunki ryb potrafią z kolei zmieniać płeć w ciągu życia – zależnie od aktualnych potrzeb.
Ssaki i ptaki nie mają takich możliwości. To, czy potomek będzie płci męskiej czy żeńskiej, decyduje się jednorazowo w momencie zapłodnienia. U ssaków zależy to od plemnika, który połączy się z komórką jajową. Samce mają bowiem dwa odmienne chromosomy płci: X i Y. W efekcie część plemników ma wyłącznie X, a część – Y. Samica zaś ma zestaw XX, dzięki czemu każda jej komórka jajowa ma jeden, zawsze ten sam chromosom: X. U ptaków jest na odwrót. To samiec ma dwa jednakowe chromosomy płci, nazywane ZZ. Dwa odmienne chromosomy płci – ZW – ma samica. W tej sytuacji część komórek jajowych nosi samo Z, a część wyłącznie W. To zatem od żeńskich komórek rozrodczych zależeć będzie płeć potomstwa.
W obu przypadkach, gdyby rozdział chromosomów był losowy, na świat powinno przychodzić mniej więcej tyle samo osobników żeńskich co męskich. W 1930 r. Ronald Fisher, brytyjski ewolucjonista i statystyk, stwierdził, że każde odchylenie od tej proporcji byłoby szybko korygowane przez przyrodę. – Jeśli na przykład zdarzyłoby się, że w populacji proporcja samców wynosiłaby 40 proc., to osobnik produkujący więcej synów miałby szansę na pozostawienie większej liczby wnuków. To zaś ostatecznie prowadziłoby do ustabilizowania się proporcji płci na poziomie 50:50 – tłumaczy dr Anna Dubiec z Muzeum i Instytutu Zoologii PAN. Zasadniczo jednak teoria Fishera nie odnosi się do liczby posiadanych synów i córek, ale do nakładów poniesionych na wychowanie potomków męskich i żeńskich. – Jeśli na przykład synowie są więksi, a przez to bardziej kosztowni, to zgodnie z teorią Fishera powinno ich być mniej, aby nakłady poniesione na produkcję synów i córek nie różniły się – wyjaśnia dr Dubiec.
Córka na złe czasy
Badania eksperymentalne nie do końca potwierdziły wnioski Fishera. Czasem rzeczywiście, tam gdzie samice były większe, na świat przychodziło więcej samców, a tam, gdzie samce były roślejsze, rodziło się więcej samic. U wielu gatunków jednak przewidywania Fishera się nie sprawdzały. W 1973 r. dwaj Amerykanie – Robert Trivers, biolog, i Dan Willard, matematyk – opublikowali nową hipotezę, która miała wyjaśniać zmiany w proporcjach płci. Zgodnie z nią proporcja płci męskiej do żeńskiej winna zależeć od tego, która z nich przynosi większe korzyści przy danej kondycji matki.
Przykładowo, większość ssaków i niektóre ptaki są poligamiczne. Jednak w konsekwencji tego, że jeden samiec zapładnia cały harem samic, część panów w ogóle nie ma szans na potomstwo. – Samica, która jest w dobrej kondycji, powinna więc mieć więcej synów, bo oni również byliby w dobrej kondycji, a przez to mieliby szansę na zdobycie wielu partnerek. Natomiast samicy w złej kondycji lepiej jest postawić na córki. Jej synowie byliby bowiem słabsi i zapewne nie doczekaliby się żadnego potomstwa. Córki zaś tak czy owak będą miały dzieci – wyjaśnia dr Anna Dubiec.
Wyniki badań wielokrotnie wspierały hipotezę Triversa i Willarda. Jej testowaniem zajmowała się też dr Dubiec wraz z Moniką i Piotrem Zielińskimi z Muzeum i Instytutu Zoologii PAN. Zespół ten badał pospolite w Polsce jaskółki oknówki. – Spodziewaliśmy się, że samice w lepszej kondycji będą miały więcej synów – mówi dr Dubiec. Tymczasem kondycja matki, wbrew przewidywaniom, nie miała wpływu na proporcję płci u potomstwa. Ważna okazała się jedynie długość skrzydeł jaskółek. I tak w lęgach samców o dłuższych skrzydłach przeważali synowie, a w lęgach samic o dłuższych skrzydłach – córki. Nie do końca jest jasne dlaczego. – Wcześniejsze badania wykazały, że samce tego gatunku o dłuższych skrzydłach mają cięższe potomstwo. Synowie takich samców w wieku dorosłym będą mieli zapewne lepszą kondycję, a tym samym większy sukces rozrodczy. Gorzej z samicami – wzdycha dr Anna Dubiec. – Może córki o dłuższych skrzydłach mają większe szanse dotrzeć na najbardziej południowe zimowiska? Ale to jest gdybanie…
Chłopcy po wojnie
Podobne problemy mieli też i inni badacze. Choć więc naukowcy, którzy szukają wyjaśnienia dla obserwowanych przez siebie zmian w proporcji płci potomstwa, nadal najczęściej podpierają się poglądami Fishera lub Triversa i Willarda, czasem sięgają po bardziej wymyślne idee. Tak dzieje się w wypadku fenomenu, który nazwano „efektem powracającego żołnierza”. Polega on na tym, że w czasie i tuż po wojnie rodzi się więcej chłopców niż zwykle. Różnica jest niewielka, ale jednak wyraźna i stale się powtarza. Tak na przykład w latach 1942–46 wśród białych mieszkańców USA procent nowo narodzonych chłopców wzrósł z 51,406 do 51,481. W Wielkiej Brytanii zarówno podczas I, jak i II wojny światowej odsetek ten zwiększył się z 51,200 do 51,365. W Bośni i Hercegowinie w latach 1991–95 procent narodzonych męskich potomków zmienił się z 51,6 na 52,3.
Jeden z naukowców doszedł do wniosku, że to zasługa twardych matek, bo kobiety, które mają podwyższony poziom męskiego hormonu, częściej rodzą synów. W czasie wojny kobiety muszą zaś przejąć większość tradycyjnie męskich obowiązków, przez co podnosi im się poziom testosteronu i zwiększa prawdopodobieństwo urodzenia chłopca. Inny badacz zauważył, że w czasie wojny żołnierzy wypuszcza się do domu tylko na krótkie przepustki. Wykorzystują oni ten czas na częste kopulacje ze swoją partnerką. To zaś zwiększa szansę zapłodnienia na początku cyklu kobiety, i tym samym na spłodzenie syna. Wreszcie Satoshi Kanazawa z University of London dostrzegł, że z niewiadomych przyczyn wojnę częściej przeżywają mężczyźni wysocy niż niscy. A więksi panowie i w czasach pokoju częściej płodzą synów. „Efekt powracającego żołnierza” byłby więc właściwie skutkiem ubocznym ginięcia tych mężczyzn, którzy częściej płodzili córki.
Łatwiej naukowcom przyszło wyjaśnienie zależności między dietą a płcią potomstwa. Na przykład w latach 1960–63 w Chinach, gdy w efekcie Wielkiego Skoku Naprzód w kraju zapanował głód, wzrósł odsetek narodzonych dziewczynek. Podobną prawidłowość zaobserwowano w Wielkiej Brytanii. Wśród kobiet, które żywiły się najbardziej kalorycznym pokarmem, gdyż na śniadanie zjadały codziennie co najmniej miskę płatków śniadaniowych, aż 56 proc. poczęło synów. W grupie przeciwnej, odżywiającej się mniej kalorycznie, odsetek ten wynosił 45. Tłumaczy się to tym, że po pierwsze, męski płód jest większy od żeńskiego i jego rozwój wymaga większych nakładów. Opłaca się więc mieć syna w czasach sytości, gdy kondycja matki pozwala na poradzenie sobie z trudami wykarmienia dużego płodu, a dobrze odżywiony potomek przyniesie zysk w postaci wnuków. W okresie głodu lub niedożywienia trudniej jest matce zapewnić mu odpowiedni poziom odżywiania, a na dodatek taki osłabiony potomek może nie znaleźć sobie partnerki i odejść bezpotomnie. Córka zaś kosztuje mniej i nawet osłabiona znajdzie mężczyznę, który spłodzi z nią dzieci.
Sikory modre z kolei płeć potomstwa dopasowują do atrakcyjności partnera. – Jej wyznacznikiem jest czapeczka na głowie, która świeci w promieniach ultrafioletowych – wyjaśnia dr Joanna Rutkowska, biolog z Uniwersytetu Jagiellońskiego. Badacze smarowali ją u niektórych samców kremem przeciwsłonecznym, przez co silnie ograniczali jej świecenie w UV. Samce, które z dnia na dzień straciły atrakcyjność, miały w efekcie mniej synów.
Najprawdopodobniej działo się to za sprawą samicy. Synowie nieatrakcyjnego samca w teorii dziedziczą jego cechy i tym samym mają małe szanse na rozprzestrzenienie swoich genów. Córki zaś, jak to córki, zawsze znajdą chętnego na swe wdzięki. – A ptaki potrafią przestawić się z dnia na dzień z produkcji jaj jednej płci na drugą – wyjaśnia dr Rutkowska, która zajmuje się badaniem tego procesu. – Godzinę przed owulacją dochodzi do podziału jądra komórki na cztery. Trzy zginą, a jedno zostanie w komórce jajowej, czyli w żółtku jaja. Ponieważ zaś to chromosomy samicy decydują o płci potomstwa, może ona zareagować bardzo szybko i owulować jajo męskie lub żeńskie.
Jaja tylko żeńskie
Trudniej mają ssaki, u których o płci potomstwa decyduje plemnik, a nie komórka jajowa. Zdarza się, jak to odkryto u hipopotamów karłowatych, że w spermie samca zwiększa się udział komórek z chromosomem X, przez co płodzi on więcej córek. Zwykle jednak płeć potomstwa reguluje matka. – Organizm samicy może nie dopuścić do zagnieżdżenia się zarodka o niepożądanej płci – mówi dr Rutkowska. – Samica może też przyjąć embrion, a potem go abortować. Oba te mechanizmy są jednak odsunięte od zapłodnienia i dotyczą już zarodków, przez co prowadzą do straty zasobów i czasu. Zapewne dlatego u ssaków nie zdarzają się takie wypadki, jak u australijskiej papugi Eclectus roratus. Jedna samica tego gatunku, przekarmiana w zoo, dopasowała się do dobrych warunków i kolejno wydała na świat... 20 samców!
Takie informacje i badania mają poważny aspekt praktyczny. – W ten sposób uczymy się, jak manipulować płcią zwierząt – twierdzi dr Rutkowska. – Jeśli na przykład ktoś hoduje kury na jajka, to nie potrzebuje samców. Gdyby więc się nauczył, jak sprawić, by kwoki składały wyłącznie żeńskie jaja, pozbyłby się kłopotów z niepotrzebnymi kogutami. Znajomość tych mechanizmów mogłaby też pomóc w ochronie gatunków zagrożonych wyginięciem. Manipulując warunkami hodowli czy też podając zwierzętom odpowiednie hormony, można by sprawić, że na świat przychodziłaby płeć potrzebna w danym okresie.
Wyniki takich badań pokazują też, jak organizmy reagują na zmiany w środowisku. – Ktoś mógłby w tym celu analizować zmiany masy jaj. Ale bardziej doniosłe są konsekwencje manipulacji płcią potomstwa. Jest to też cecha, którą łatwiej określić – mówi dr Rutkowska. Jeśli przekarmianie zwierząt lub niszczenie ich siedlisk zmienia proporcje płci w danej populacji, to może też wpłynąć na szanse jej przetrwania. Podobne wnioski dotyczą ludzi. Jeżeli więc panowie chcą, by płeć męska przetrwała w przyszłych pokoleniach, powinni przekarmiać partnerki. Czekoladki wrócą do łask?