Многочисленные препятствия, стоящие на пути возникновения гибридов и подлежащие преодолению в работе гибридизаторов, могут быть подвергнуты следующей классификации:
1. Препятствия к встрече двух видов:
а) географические — разобщенность ареалов;
б) экологические — приуроченность к разным стациям и биоценозам.
2. Препятствия к спариванию и осеменению двух видов:
а) экологические — несовпадение циклов размножения;
б) рефлексологические — неспособность одного вида вызвать необходимый половой рефлекс со стороны другого;
в) морфологические — несовпадение размеров строения полового аппарата и пр.;
г) физиологические — гибель спермы в чужих родовых путях и пр.
3. Препятствия к оплодотворению:
а) морфологические;
б) физиологические.
4. Нежизнеспособность или малая жизнеспособность эмбриона.
5. Трудные роды или вылупление из яиц.
Природу этих препятствий и возможные пути их. преодоления мы будем подробно обсуждать в главах V, VI, VII. Здесь мы ограничимся лишь самым беглым обзором этой проблемы для того, чтобы иметь возможность хотя бы приближенно ответить на вопрос о том, каковы перспективы расширения пределов гибридизации при вмешательстве человека по сравнению с гибридизацией естественной.
Географические препятствия не требуют особых пояснений. Лев и тигр могут давать гибридов, но так как ареалы распространения их не совпадают, то в природе эта гибридизация оказывается невозможной. То же самое — белый медведь и бурый, различные неарктические и палеарктические виды, разбросанные на океанических островах в различных бассейнах и т. д.
Но даже при совпадении ареалов распространения может иметь место экологическая разобщенность. Разные виды могут быть приурочены к разным стациям и биоценозам (лесные, луговые виды, обитатели культурных биоценозов и пр.), особенно если виды связаны с определенными растениями. Разные виды могут вести различный образ жизни: дневной, ночной и т. п. Правда, для большинства свободно передвигающихся животных подобного рода препятствия вряд ли могут иметь абсолютный характер (пример тетерева и куропатки), тем не менее они могут играть свою роль, когда гибридизация и без того встречает различные препятствия. Для форм малоподвижных, как молюски, эти препятствия несомненно играют крупную роль не только при гибридизации, но и при обычном размножении, приводя к сильнейшей диференциации на отдельные местные не смешивающиеся расы (яркий пример того мы имеем у молюсков Cerion, изученных Плате).
Более разнообразны препятствия к гетерогенному спариванию и осеменению встретившихся различных видов. Прежде всего они должны находиться в состоянии готовности к половому сближению. Но, как известно, размножение животных связано со сложной физиологической цикличностью, и эта цикличность может далеко не совпадать. Это выражено особенно сильно у млекопитающих. Если у птиц, у амфибий и др. размножение происходит довольно однообразно в немногие весенние месяцы, то у млекопитающих брачные периоды надают в зависимости от длины беременности и пр. на самые разнообразные месяцы. Течка у самок к тому же часто протекает очень быстро, повторяясь 1–2 раза или даже вовсе не повторяясь, и поэтому разница в сезонах спаривапия на 1–2 месяца может явиться сильным препятствием. Между тем такая разница может иметь место и у сравнительно близких видов (например тар и коза, северный олень и марал).
Рис. 15. Мужские копулятивные органы у мух рода Sarcophaga.
Если встретившиеся различные виды находятся в состоянии половой готовности, сближение их должно быть связано с взаимным возбуждением. Здесь для многих видов лежат чрезвычайно серьезные препятствия к гетерогенному спариванию. В старых терминах говорили, что различные виды испытывают «отвращение» друг к другу или по крайней мере «равнодушие». Как увидим в V главе, проблема эта гораздо интереснее антропоморфического толкования в стиле «отвращения». Половой акт у животных является весьма сложным рефлексологическим (инстинктивным) актом, в котором принимают участие разнообразнейшие раздражители — внешний вид, окраска, форма, позы и различные ухаживания, звуки, запахи и т, д. и различные органы чувств, некоторые из которых, как например у насекомых, не всегда нам понятны. В пределах вида самцы и самки путем длительного взаимного приспособления прилажены друг к другу, как ключ к замку и притом взаимно. При встрече же различных видов самка может просто не реагировать на самца и не «поняты) его ухаживаний.
У множества видов (птицы, пчелы и т. п.) обстановка спаривания носит чрезвычайно специфический характер. У других видов, особенно у млекопитающих и птиц, к этому присоединяется еще резкая агрессия по отношению к чужим видам. Попытка пустить к диким баранам домашних овец или коз приводит сплошь и рядом к немедленному убийству самки самцом или наоборот, и требуется предварительное длительное приручение животных друг к другу, чего конечно в природе не происходит.
Наконец часто самцы и самки разных видов, спущенные вместе, совершенно не реагируют друг на друга в половом отношении, и чем менее родственны виды, тем это равнодушие сильнее выражено.
Если встретившиеся виды все же взаимно возбудят друг друга, то попытка к скрещиванию может столкнуться с серьезными морфологическими препятствиями двух типов: либо оба вида могут оказаться слитком различными по величине либо органы совокупления их могут оказаться устроенными не соответствующим друг другу образом.
Каждый многократно мог наблюдать бесплодные попытки к спариванию собак разных размеров. Маленький самец в положении, необходимом для спаривания, не достает до половых органов самки, а маленькая самка при попытках со стороны большого самца либо садится, не выдержав его тяжести, либо выскальзывает из-под самца.
Особенное значение имеет малый рост самца. У кур например крупный петух, раз в восемь превышающий по весу мелкую курицу-бентамку, все же покрывает и оплодотворяет ее, но петуху-бентамке покрыть крупную курицу уже не удается.
Рис. 16. Гоноподии у Poecilinae (по Т. Регану).
Большое значение может иметь несоответствие в устройстве совокупительных органов, особенно у. насекомых, где их устройство столь разнообразно и характерно, что часто служит серьезным систематическим признаком, различающим виды (рис. 15). Снабженный различными хитиновыми частями, часто острыми, мужской совокупительный аппарат при введении в половой аппарат самки другой) вида нередко наносит смертельную травму или это введение не удается вовсе. У рыб сем. Cyprinodontidae (зубастые карпы) новейшая систематика основывается тоже в значительной степени на разнообразии в устройстве совокупительного органа — анального плавника самца или так наз. гоноподия (рис. 16). У птиц с их чрезвычайно однообразным и простым устройством органов совокупления эти препятствия меньше, что может быть и способствует гибридизации их.
В тех случаях, когда эякуляция вызывается тоже специальными раздражениями, как у млекопитающих, несоответствие половых органов. самца и самки может вероятно привести к тому, что начавшийся половой акт закончится, не вызвав эякуляции.
Наконец, если эякуляция произошла, сперма, попав в половой аппарат самки, может погибнуть или по крайней мере пострадать.
При этом нужно иметь в виду, что у многих животных, для того чтобы добраться до яйца или до того пункта, где происходит нормальное оплодотворение, сперматозоиду приходится проделать очень длинный путь. Например длина яйцевода домашней курицы около 3 / 4 м. Сперматозоид про ходит этот длинный путь в течение нескольких часов. Для этого он должен обладать способностью длительно сохраняться в чуждой обстановке. Совершенно ясно, что сколько-нибудь резкое несоответствие в физиологической обстановке, в которую он попадает, лишает сперматозоид возможности пройти этот длинный путь и дождаться момента оплодотворения. Эта категория трудностей, повторяю, почти совершенно не изучена, но можно предполагать, что она должна иметься и служить крупным препятствием при скрещивании более отдаленных форм.
Эти препятствия незаметно переходят в препятствия для самого оплодотворения, тоже весьма многообразные. Их уже довольно много изучали, но в настоящее время мы очень далеки от того, чтобы иметь полную и ясную картину препятствий, которые могут, встретиться в самом акте оплодотворения, т. е. проникновения сперматозоида в яйцо и слияния его ядра с ядром яйца.
Здесь можно наметить следующую категорию препятствий: во-первых, имеют значение химические выделения яйца в окружающую среду, привлекающие к себе сперматозоиды. По этому поводу имеется ряд наблюдений, которые показывают, что если например в. морскую воду, где находится яйцо какого-нибудь вида морских животных (морского ежа), пустить сперматозоидов разных видов — более близких и более отдаленных форм, то эти сперматозоиды различно реагируют на близость этого чужого яйца. Сперматозоиды собственного вида обыкновенно сильно возбуждаются. Очевидно от яйца исходит какое-то выделение, которое заставляет сперматозоид двигаться.
Наоборот, сперматозоиды более отдаленных форм совершенно не реагируют на яйцо. Их темпы движения остаются теми же самыми, совершенно не усиливаются и для них нахождение яйца даже то соседству не оказывает никакого влияния. Правда, мы не можем сказать во всех случаях, какое значение имеет это возбуждение, помогает оно или нет. Но тем не менее здесь открывается известная категория явлений, которая возможно имеет значение для самого акта оплодотворения. Затем имеет значение и устройство поверхности яйца и его оболочек, как мягких, так и твердых (например насекомых) и наконец снабженных микронпле. Сперматозоиды разных видов и групп животных обладают совершенно различным устройством формы своей головки. У одних сперматозоидов головка устроена более или менее округло. Сперматозоиды других видов имеют очень острый длинный носик (большинство сперматозоидов птиц). Таким образом механизм самого попадания сперматозоида в яйцо должен быть различным. Пфлюгер (Pfltiger) высказал предположение, что те виды животных (яйца) подвергаются легче гибридизации, у которых сперматозоиды имеют тупую головку, а труднее, наоборот, те, где сперматозоиды имеют острую головку. Например острая головка птичьего сперматозоида позволяет предположить, что птичье яйцо имеет такую оболочку, которую сперматозоид должен пробуравить. И поэтому для сперматозоидов птиц и необходим острый носик. И если мы захотим оплодотворить такое яйцо сперматозоидом тупым, то это оплодотворение будет значительно затруднено, и наоборот. Правда, исследователями Лилли, Лебом и другими эта сторона вопроса оставлена в тени. Они считают, что решающими моментами являются физико-химические, а не морфологические. Однако можно усомниться в полноте постановки вопроса этими авторами.
Наряду с этим необходимо указать, что яйца при помощи выделений, о которых мы упоминали, могут оказывать не только возбуждающее, притягивающее влияние на сперматозоид, но и наоборот, эти выделения могут носить характер защитных приспособлений против проникновения чужого сперматозоида. Ряд исследований показал, что яйца многих видов обладают свойством в отношении сперматозоидов других видов аглютинировать их, т. е. склеивать в комочки. Наблюдения показали, что сперматозоиды при попытке гибридизации ими чужих яиц во многих случаях подвергаются аглютинации, т. е. видимо яйца выделяют специальные вещества, которые склеивают сперматозоиды. Наконец помимо аглютативного действия некоторые яйца оказывают токсическое действие, т. е. просто отравляют сперматозоид, отравляют даже тогда, когда сперматозоид проникает в яйцо, где он может погибнуть и в дальнейшем делении не участвовать.