Зигзаги эволюции: близнецы

Наверняка хотя бы раз в жизни каждый из нас задумывался о том, какого это — иметь брата или сестру — двойняшку, но близнецы не всегда одного пола. На самом деле феномен близнецов – одна из давних эволюционных загадок.

Идентичные близнецы развиваются из одной оплодотворенной яйцеклетки, которая случайно распадается на две, а вот близнецы разного пола появляются, когда две яйцеклетки освобождаются и оплодотворяются. Но причина происходящего оставалась загадкой на протяжении многих лет. Теперь ученые наконец узнали, почему рождение близнецов эволюционно обоснованно.

Близнецы — дети, рожденные от одной матери, внутриутробное развитие которых проходило в течение одной беременности. Близнецы появляются на свет в результате одних родов через непродолжительное время друг за другом.

Что науке известно о близнецах?

Начиная с выхода знаменитой книги Майкла Балмера 1970 года о биологии близнецов у Homo Sapiens, биологи задавались вопросом о том, благоприятствовал ли естественный отбор двойной овуляции или, подобно идентичным близнецам, появление двойняшек разного пола – результат случайности. Напомню, что двойная овуляция означает, что из яичника выходит две яйцеклетки за один цикл.

Как пишут авторы нового исследования в The Conversation, на первый взгляд это кажется маловероятным. Расщепление эмбриона, в результате которого образуются однояйцевые близнецы, не передается по наследству, а частота возникновения однояйцовых близнецов не зависит от других аспектов человеческой биологии. Это кажется случайным во всех смыслах этого слова, тем не менее исследователи полагают, что многоплодие генетически обусловлено.

Знаменитые близняшки Сан-Франциско Вивьен и Мерием Браун

В работе, опубликованной в журнале Nature Ecology & Evolution, ученые использовали компьютерное моделирование, чтобы попытаться объяснить, почему естественный отбор благоприятствует выпуску двух яйцеклеток, несмотря на низкую выживаемость близнецов и риск рождения близнецов для матерей. В человеческих популяциях без доступа к медицинской помощи, рождение близнецов, по-видимому, приносит мало пользы. Близнецы чаще умирают в детстве, чем одинокие дети, а у матерей близнецов риск умереть во время родов значительно выше.

Как и другие человекоподобные обезьяны, женщины, по-видимому, устроены таким образом, чтобы рожать по одному ребенку за раз. Но если появление близнецов на свет обходится такой ценой, то почему эволюция до сих пор это не устранила? Парадоксально, но в популяциях с высокой фертильностью у матерей близнецов чаще больше потомства к концу жизни, чем у других матерей. Это говорит о том, что рождение близнецов может иметь эволюционное преимущество, по крайней мере для матерей.

Почему близнецов так мало?

В ходе исследования ученые построили имитационные и математические модели, основанные на данных о выживаемости матери, ребенка и плода из реальных популяций. Это позволило им сделать нечто совершенно невозможное: во время моделирования они могли контролировать процесс овуляции одной или двумя яйцеклетками во время циклов.

Астронавты Скотт и Марк Келли – единственные близнецы, которые побывали в космосе

Исследователи также смоделировали различные стратегии, где переключали женщин с овуляции одной яйцеклетки на овуляцию двух в разном возрасте. Затем авторы работы сравнили количество выживших детей у женщин с различными формами овуляции. Результаты компьютерного моделирования показали, что у женщин, которые перешли от одинарной овуляции к двойной в возрасте до 25 лет, было больше детей, чем у тех, кто всегда выпускал одну яйцеклетку или всегда выпускал две яйцеклетки. Как пишут в работе авторы статьи, полученные данные говорят о том, что с возрастом естественный отбор благоприятствует бессознательному переключению с одинарной овуляции на двойную. Но почему это происходит?

Причина, по которой такой переход выгоден, заключается в выживании плода – вероятность того, что оплодотворенная яйцеклетка приведет к рождению ребенка быстро уменьшается с возрастом женщины. Таким образом, переход к выпуску двух яйцеклеток увеличивает вероятность того, что хотя бы одна из них приведет к рождению.