Сексуальная антагонистическая коэволюция

Сексуальная антагонистическая коэволюция противоположности — это отношения между мужчинами и женщинами, при которых половая морфология меняется с течением времени, чтобы противодействовать половым признакам для достижения максимального репродуктивного успеха . Это сравнивают с гонкой вооружений между полами. Во многих случаях брачное поведение самок самцов наносит ущерб приспособленности . Например, размножение насекомых путем травматического оплодотворения очень вредно для здоровья самки. Во время спаривания самцы стараются оплодотворить как можно больше самок, однако чем больше раз брюшко самки, тем меньше у нее шансов выжить. прокалывается Самки, обладающие способностями избегать множественных спариваний, с большей вероятностью выживут, что приведет к изменению морфологии . У мужчин гениталии относительно просты и, скорее всего, различаются в зависимости от поколения по сравнению с женскими гениталиями . Это приводит к появлению новой черты, которую женщинам следует избегать, чтобы выжить.

Кроме того, коэволюция половых антагонистов может быть причиной быстрой эволюции, как, как полагают, имеет место с семенными белками, известными как Acps, у видов Drosophila melanogaster . В то время как Acps способствуют взаимовыгодному результату увеличения производства потомства, некоторые Acps оказывают пагубное воздействие на физическую форму самок, поскольку они токсичны и сокращают продолжительность ее жизни. Это приводит к антагонистической коэволюции, поскольку самка должна развиваться, чтобы защитить себя. Когда самок Drosophila melanogaster экспериментально предотвращается совместная эволюция с самцами, самцы быстро адаптируются к статичному женскому фенотипу . Эта адаптация самцов приводит к снижению выживаемости самок, что опосредовано увеличением скорости повторного спаривания и увеличением токсичности Acps в семенной жидкости. Поскольку нерепродуктивные белки не испытывают такого же эволюционного давления, как Acps, они эволюционируют не так быстро. В соответствии с теорией гонки вооружений анализ ДНК показывает двукратное увеличение расхождения Acp по сравнению с нерепродуктивными белками.

Женская коэволюция

Для многих самок размножение может быть очень опасным и невыгодным, как и в случае с постельными клопами, упомянутыми ранее. Следовательно, самки, обладающие чертами, позволяющими уменьшить влияние поведения самцов, выживут и продолжат воспроизводить потомство. Есть много способов, которыми самка может «защитить» себя от натиска потенциальных партнеров.

Сперматека/псевдосперматека

У женщин очень сложная и чрезвычайно изменчивая репродуктивная система , широко известная как сперматека . У некоторых видов нет сперматеки в традиционном понимании, но имеются псевдосперматеки . Обе формы играют важную роль в хранении и оплодотворении спермы . У семейства Tingidae псевдосперматека расположена у основания яйцевода и , как предполагается, в какой-то момент времени функционировала как сперматека. Теперь они служат хранилищами спермы , где самка может ввести сохраненную сперму в свои яйцеклетки , когда она сочтет это оптимальным. Именно этот фактор поставил женщин на место водителя эволюции. Эти органы дают самкам возможность выбирать, какую сперму они будут использовать для оплодотворения яйцеклеток. У мужчин теперь есть еще один фактор, который им нужно преодолеть. В случае D. melanogaster самки спариваются несколько раз, а затем выделяют лишнюю сперму, которая ей не нужна. Однако ни первый, ни второй помощник не знают, была ли рассеяна именно его сперма, поскольку в любой посткопуляционный момент самка может хранить сперму более чем одного самца.

Ферменты, выделяемые женщинами

Ферменты, секретируемые женскими репродуктивными путями, также могут играть роль в сексуальной антагонистической совместной эволюции с самцами. У видов дрозофилы большая группа ферментов, известных как сериновые протеазы, была связана с органами хранения женских сперматозоидов (особенно со сперматеками) посредством генетического секвенирования и анализа. Предполагается, что эти протеазы расщепляют различные белки мужской семенной жидкости . Это приведет к тому, что самки будут выбирать самцов, которые смогут преодолеть эти пищеварительные ферменты , будь то за счет генетической изменчивости или физиологической способности производить более высокое качество или количество спермы.

Поведение

Прежде чем самцу придется беспокоиться о том, будет ли самка использовать его сперму или нет, он должен спариться с ней, что само по себе может стать проблемой. Потенциальные партнеры часто играют в игру настойчивости и сопротивления. В случае водомерок (род Gerris ) самцы будут беспокоить самок и пытаться схватить их, преследуя и бросаясь на них. Самки могут быть чрезвычайно уклончивыми и часто отражают эти агрессивные атаки. Даже когда самку наконец схватили, она продолжает бороться. Однако такое избегание обходится самке очень дорого, поэтому в конечном итоге ей приходится балансировать между стоимостью спаривания и стоимостью сопротивления. Однако у видов с одиночными спаривающимися самками, таких как муха Prochyliza xanthostoma , цена сопротивления спариванию невелика по сравнению с выгодой от уклонения от самца низкого качества.

Мужская коэволюция

Как и женщины, мужчины выработали реакцию на контрэволюционные адаптации противоположного пола. Реакция насекомых может варьироваться как в гениталиях, так и в структуре сперматозоидов, а также в поведении.

Spiny genitalia

См. Также: Шипы полового члена.

Мужские гениталии у животных развиваются быстрее и разнообразнее. Колючие гениталии могут помочь в соревновании между самцами. У жуков-семянцев колючие гениталии помогают удерживать якорь во время совокупления и позволяют быстро пройти к репродуктивным путям самки, преодолевая тем самым женские барьеры для сперматозоидов. Самки несут убытки в результате травм, но самцы не получают прямой выгоды от вреда, причиненного их партнерам. Повреждения, такие как рубцевание , увеличиваются в женских путях с увеличением количества спариваний. У жуков-семянцев существует положительная корреляция между степенью вредоносности гениталий самца и толщиной или укреплением стенки копулятрисной сумки половых путей самки. В результате соединительная ткань копулятивного тракта самок увеличилась в толщине. Однако самки с более толстым копулятивным трактом положительно коррелировали с количеством рубцов, что позволяет предположить, что рубцы не являются плохим показателем затрат для самок. Самки развивались другими способами, например, вкладывая средства в иммунитет , чтобы помочь при травмах, связанных с совокуплением.

совокупление

Самцы постельных клопов обладают уникальным способом совокупления, называемым травматическим оплодотворением. Самцы используют свой интромиттирующий орган для нанесения ударов и оплодотворения самок через брюшную стенку , хотя у самок есть половые пути. Самцы постельных клопов также могут регулировать объем своего эякулята и время совокупления за счет присутствия эякулята у самок, чтобы сохранить сперму и определить исход отцовства. У женщин развилась парагенитальная система для противодействия травматическому оплодотворению. Парагенитальная система содержит мезоспермалегию , в которой откладываются сперматозоиды. Сперматозоиды мигрируют через кровь к месту хранения спермы и яйцеводам, а затем к яичникам для оплодотворения яйцеклеток. Самки постельных клопов также развились физиологически благодаря наличию фагоцитирующих клеток в мезоспермалеге, которые поглощают сперму после спаривания.

Время разработки

Отбор по времени развития часто носит антагонистический половой характер. У жуков-семянцев популяции различались по времени развития и скорости роста между полами. Приспособленность популяции не имеет существенного значения ни для размера тела, ни для скорости роста, но изменение времени развития было в значительной степени связано с приспособленностью популяции. У самок гены, связанные с длительным временем развития, приводят к высокой плодовитости и спариванию сразу после выпадения . У самцов более короткое время развития, и они появляются раньше ( протандрия ), что дает больше возможностей для оплодотворения.

Длина хвоста спермы

Конкуренция между разными мужскими фенотипами существует и на микромасштабном уровне. обнаружено У дрозофилы положительная корреляция между длиной хвостов сперматозоидов самцов и размером семеприемника у самок. Установлено, что самки с более крупными семеприемниками «предпочитают» сперматозоиды с длинными хвостами сперматозоидам с короткими хвостиками. Хотя самки, похоже, «отдают предпочтение» этому признаку, у длинных хвостов не обнаружено никаких репродуктивных преимуществ, за исключением лучшего соответствия самкам с большими семеприемниками. Эта дискриминация напоминает модель побега Фишера , поскольку самки могут выбирать длинные хвосты исключительно на основании унаследованной желательности и хотели бы передать эту черту, что улучшило бы сексуальный успех их потомства мужского пола. Это также может быть примером модели полового отбора «хороших генов» , поскольку была обнаружена корреляция между длиной хвоста сперматозоида и физиологическим состоянием самца.

Гибкость гениталий

В случае мухи-нерииды Derocephalus angusticollis , было обнаружено что самцы одновременно эволюционировали и приобрели гибкий эдеагус . У самок этого вида есть свернутые яйцеводы, ведущие к сперматеке, что, в свою очередь, затрудняет самцам доступ к области, необходимой для высвобождения спермы. После начала совокупления самцы могут развернуть эдеагус и использовать его гибкость для маневрирования свернутыми яйцеводами.