Новое международное исследование рассказало об эволюционном компромиссе между выработкой спермы и заботой о потомстве у разных видов стеклянных лягушек.
Бесхвостые земноводные семейства Centrolenidae обитают во влажных тропических лесах Центральной и Южной Америки. Они примечательны прозрачностью тел, в особенности кожи на брюхе, через которую даже видны внутренние органы.
Впрочем, стеклянные лягушки отличаются своеобразием не только во внешности, но и в социальном поведении. У многих видов этих амфибий самцы после спаривания с самкой остаются рядом с кладкой, охраняют ее и заботятся о потомстве.
Специалисты в области эволюционной биологии и экологии из Швейцарии вместе с коллегами из нескольких южноамериканских стран решили подробнее изучить особенности стеклянных лягушек, в том числе в плане поведенческих черт. Результаты их исследования недавно опубликовал журнал Proceedings of the Royal Society B.
Чтобы собрать данные о поведении и физических свойствах разных видов Centrolenidae, ученые несколько месяцев находились в тропических лесах Бразилии и Эквадора. Также они провели филогенетический анализ всего семейства стеклянных лягушек, чтобы изучить эволюционные изменения этих земноводных.
Исследователи рассмотрели 37 видов стеклянных лягушек. У 11 из них самцы заботились о потомстве, а остальным отеческие качества оказались несвойственны. Ученые обнаружили, что проявление родительской заботы коррелировало с уменьшением размера семенников. Другими словами, в тех видах Centrolenidae, в которых самцы были заботливыми отцами, мужские особи отличались более миниатюрными яичками.
Важно пояснить, что у стеклянных лягушек, как и у многих амфибий, оплодотворение яйцеклеток происходит снаружи. Во время спаривания самка выпускает неоплодотворенные икринки, а самец тут же наносит на них сперму. Однако при таком способе есть риск «пиратства»: если другому самцу удастся отложить сперму на свежую кладку, он может оплодотворить яйцеклетки, еще не успевшие соединиться со сперматозоидами исходного самца.
«Когда самец охраняет свою кладку, он снижает риск оплодотворения другими самцами, а значит, уменьшает селективное давление (иначе говоря, естественный отбор. — NS), направленное на увеличение производства спермы. Это и приводит к относительно меньшим размерам яичек у самцов тех видов, которые ухаживают за выводком. Таким образом, наше исследование подчеркивает важную роль отцовской заботы в эволюции размера семенников у видов с внешним оплодотворением», — рассказала одна из соавторов работы Ева Ринглер (Eva Ringler), профессор и заведующая кафедрой поведенческой экологии Института экологии и эволюции при Бернском университете (Швейцария).
Ранее о подобной эволюционной связи между размером гениталий и репродуктивным поведением самцов ученые знали в основном на примере приматов. У тех видов, где самцы живут с гаремом самок, мужские особи отличаются более крупным телом и силой, чтобы не подпускать соперников. Это же приводит к уменьшению размеров яичек, поскольку самцам доступны для спаривания самки их группы.
Напротив, самцы обезьян, живущие в смешанных группах с менее упорядоченным спариванием, имеют относительно большие яички. Это обеспечивает максимальный успех в оплодотворении, поскольку крупные семенники обычно ассоциируются с большей выработкой спермы.
Сходная закономерность отмечается не только при межвидовых, но и при внутривидовых сравнениях. Так, исследование американских антропологов, опубликованное в 2013 году в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, показало, что мужчины с небольшими яичками активнее участвуют в уходе за ребенком, а их мозг сильнее реагирует на фотографии собственных детей, нежели у отцов с крупными мошонками.