Если в популяции папоротника Lygodium japonicum становится много женских особей, они с помощью специального гормона увеличивают число «мужчин» в следующем поколении.

Пол для своего потомства папоротники Lygodium japonicum выбирают в буквальном смысле путём демократического голосования, только «голосом» тут служат специальные химические вещества. Чтобы понять, что тут происходит, нужно вспомнить особенности жизненного цикла, свойственного папоротникообразным. Как известно, у этих древнейших растений чередуются два поколения, бесполое и половое. Бесполые особи (как раз те, которые нам внешне хорошо знакомы, крупные и с характерными листьями) называются спорофитами и производят споры, из которых прорастает половое поколение, гаметофиты. Они могут быть мужскими, женскими или гермафродитными, и производят уже не споры, а половые клетки (гаметы), которые при оплодотворении сливаются вместе, после чего дают начало спорофиту.

Папоротник L. japonicum. (Фото Ting Cheng / Flickr.com.)

Макото Мацуоко (Makoto Matsuoka) из Нагойского университета (Япония) вместе с коллегами обнаружил, что старые гаметофиты могут влиять на пол особей помоложе с помощью гиббереллинового гормона, стимулирующего развитие мужских половых органов. Выделяют гормон во внешнюю среду женские гаметофиты, но при синтезе добавляют к его молекуле особую химическую группу, которая помогает молодым особям впитать его в себя. После того, как гиббереллин попал в молодой гаметофит, в растении активируются гены, необходимые для активации гормона – таким образом химический сигнал срабатывает, и гаметофит «становится мужчиной». Результаты исследований опубликованы в журнале Science, коротко о них пишет портал Nature News.

Для чего это нужно? Для того, чтобы сбалансировать соотношение полов в сообществе. Если среди полового поколения у папоротников преобладают особи того или иного пола, то получается, что не все смогут найти себе пару – то есть вероятность оплодотворения для разнополых клеток от разных растений снижается. И тогда новые гаметофиты становятся гермафродитами и оплодотворение происходит с участием половых клеток одного и того же растения. Но самооплодотворение уменьшает генетическую вариабельность популяции и увеличивает шансы плохих мутаций проявить себя. Если же у папоротника есть инструмент, который позволяет сместить соотношение в нужную сторону, то появление самооплодотворяющихся гермафродитов популяции не грозит.

Конечно L. japonicum не анализируют состав популяции, просто если женских гаметофитов становится особенно много, то много образуется и гиббереллина, а значит, тем больше молодых гаметофитов приобретут мужской пол. То есть химическое «голосование» тут происходит всё время, причём активно «голосуют» только женские особи.

Год назад исследователи из Медицинской школы Стэнфордского университета* (США) сумели подтвердить старую гипотезу, что млекопитающие могут влиять на соотношение полов в собственном потомстве, однако механизм в этом случае зависит от социального статуса матери и носит вероятностный характер. В случае же с папоротниками мы имеем дело с прямым химическим влиянием всей популяции на пол следующего поколения.

*Деятельность Stanford University («Стенфордский Университет») признана нежелательной на территории РФ.