Летний секс и весенние дети

Original cartoon by Alex Martin
Источник: Оригинальный мультфильм от Alex Martin

Путешественники на дальние расстояния, страдающие от реактивного времени, остро осознают свои внутренние часы. Внутренние циркадные часы тела обычно гаснут около 24 часов, с тонкой настройкой каждый день окружающим светом на рассвете и в сумерках. Широко известно, что дневные / ночные циклы в функциях тела регулируются гормональным мелатонином, продуцируемым в головном мозге крошечной шишковидной железой. Многие путешественники теперь глотают таблетки мелатонина для борьбы с реактивным лаг. Но гораздо менее известно, что у долгоживущих животных есть второй вид биологических часов, также регулируемый мелатонином, который управляет функциями организма в течение года. Бесчисленные эксперименты на животных показали, что изменения в дневной длительности (интервал между восходом и закатом) регулируют эти циркадные часы. У многих млекопитающих, особенно тех, кто живет в регионах с резко контрастирующей зимой и летом, спаривание и рождение тесно связаны с конкретными временами в годовом цикле. У людей, конечно же, нет очевидного сезона размножения, но мы тем не менее подвержены ежегодным циклам с более тонким эффектом. Многие пытались объяснить эти циклы как прямые ответы на условия окружающей среды, но нам также необходимо рассмотреть еще одну возможность: долгосрочные эволюционные процессы могут контролировать сезонные закономерности зачатий и рождений, чтобы соответствовать среднему циклу круглогодичного цикла в окружающей среде.

Изучение сезонов рождения людей

Адольф Кетелет, бельгийский интеллектуал, который внес новаторский вклад в астрономию, математику, статистику и социологию, был одним из первых, кто определил сезонный характер рождения человека. Его влияние зависит от его индекса массы тела (ИМТ), который все еще используется – с небольшими изменениями – как ключевой показатель в биологии человека. В трактате о рождении и смертности, опубликованном в 1869 году, Кетэлет обсудил не только время рождения в течение дня / ночи (см. Мое сообщение от 14 сентября 2015 года « Когда самое лучшее время для родов?» ), Но и годовой рисунок. Его график, показывающий данные для Нидерландов за 12-летний период 1815-1826 годов, показал основной пик в феврале / марте и резкое падение в июле. Отмечая, что сезонная картина была более заметной в деревнях, чем в городах, он объяснил это различиями в температуре окружающей среды. Но информация из Южного полушария убедила его, что положение солнца в небе регулирует сезонные закономерности.

Graph adapted from Quetelet, 1869; inset portrait in the public domain.
Графическая иллюстрация сезонной картины частоты родов человека, идентифицированной в голландских данных за 1815-1826 гг. Адольфе Кетле (вставка).
Источник: график, адаптированный из Quetelet, 1869; вставной портрет в общественном достоянии.

Возрастающий поток сообщений о ежегодных колебаниях уровня рождаемости в США в конечном счете последовал за изложением Кетэлета. Три статьи биолога Урсула Коугилл, опубликованные в 1966 году, представляют собой важную веху. В одном из них всемирный обзор записей о рождении для многих разных групп населения показал, что сезонные колебания практически универсальны. Но закономерности пиков и прогибов различались между географическими регионами, и одним из важнейших результатов было общее 6-месячное изменение сезонных закономерностей между северным и южным полушариями. Cowgill пришла к выводу, что ежегодные модели рождаемости контролируются в основном местными климатическими условиями, но также под влиянием культурных факторов. Она предположила, что температура окружающей среды может повлиять на уровень зачатия и отметила, что урбанизация и индустриализация нарушают сезонные закономерности в разной степени. Это иллюстрирует еще одна из ее работ 1966 года, в основном посвященная архивам крещения прихода для английского города Йорк за 1538-1812 годы. До 1752 года были отмечены два годовых максимума, основные в феврале-апреле (соответствующие графику Кетле для голландских данных 19-го века) и вспомогательный в сентябре-ноябре. Но в течение следующих 60 лет ежегодные колебания рождаемости были гораздо менее заметными.

Chart adapted from Cowgill, 1966a
Диаграмма, показывающая годовые закономерности рождения и предполагаемые концепции для различных популяций как в Северном, так и в Южном полушариях. В странах южных широт (Аргентина, Чили, Новая Зеландия, Южная Африка) картина сдвигается на 6 месяцев, как показано со смещенными данными для Англии и Уэльса.
Источник: диаграмма, адаптированная из Cowgill, 1966a

Несколько более поздних исследований в различных европейских странах показали постепенную модификацию первоначальной сезонной картины с основным пиком рождения весной, хотя и начинались в разное время. Заметный доклад 2007 года Рамона Канчо-Кандела и его коллег проанализировал данные о более чем 33 миллионах рождений в Испании за период 1941-2000 годов. В течение первых 20 лет (1941-1960 гг.) Отчетливо наблюдался двухпиковый характер, с пиковой частотой рождения в апреле и меньшим ростом в сентябре. После этого картина медленно изменилась, а пики стали менее очевидными и в конечном итоге исчезли после 1990 года. Таким образом, постепенная потеря сезонной картины рождаемости произошла в Испании совсем недавно, чем с данными Коуглилла из Йорка.

Chart adapted from Cancho-Candela et al., 2007
Диаграмма, показывающая годовые закономерности рождения в Испании, составляла в среднем за шесть десятилетних периодов между 1941 и 2000 годами. Это исследование более 33 миллионов родов показывает постепенное исчезновение первоначальной картины с явным весенним пиком.
Источник: диаграмма, адаптированная из Cancho-Candela et al., 2007

Но сезонные модели рождения в Северной Америке представляют необъяснимую загадку. Во многих исследованиях сообщается об осеннем пике, обычно в сентябре. Это соответствует часто заданной частоте для Южного полушария, а не типичной для северных широт. Cowgill предположил, что социальные факторы в первую очередь контролируют ритмы зачатия в Северной Америке, тогда как экологические факторы преобладают в других местах.

Маленькие лемуры с жесткими графиками

В 1968 году я получил свой первый опыт поведения приматов в естественных условиях на юго-восточном Мадагаскаре, изучив меньшие лемуры мыши – относительно примитивные приматы весом всего две унции. Мне удалось собрать общую картину годового цикла: в конце сентября и начале октября (южный аналог нашей северной весны) взрослые самки становятся восприимчивыми в тесной синхронности. Большинство зачат сразу и рожают в конце ноября / начале декабря после двухмесячной беременности. Я нашел годовую последовательность в сроках размножения. Когда я вернулся на мой участок в Мадагаскаре в 1970 году, размножение следовало точно такой же схеме. Спаривание и родовые сезоны меньших лемуров мыши плотно ограничены, каждый из которых длится всего несколько недель. Это, конечно, резко отличается от человеческой картины круглогодичных рождений пиками и впадинами. С 9-месячной беременностью и естественным грудным вскармливанием в течение нескольких лет сезонные изменения в окружающей среде имеют более суровые эффекты.

Author’s photograph (left) and two photographs taken by Marcel Hladik (middle and right)
Автор изучал лемуров на Мадагаскаре в 1970 году (справа), с изображениями меньшего мышечного лемура (в середине) и младенца через несколько дней после рождения (справа).
Источник: авторская фотография (слева) и две фотографии, сделанные Марселем Хладиком (средний и правый)

Что направляет меньше лемуров мыши, чтобы спариваться в определенное время года? Спаривания и роды происходят в период влажного сезона Мадагаскара в октябре-марте. Это также самая жаркая часть года, поэтому ливень или температура могут напрямую влиять на разведение. Однако круглые часы, реагирующие на изменение продолжительности дня, также могут вызывать спаривание внутри страны. Это может быть непосредственно протестировано с лабораторными экспериментами. Изучая колонию размножения лемуров мыши в университетском колледже Лондона, я использовал специальные световые часы, которые автоматически воспроизводили ежегодную картину изменения длины дня на Мадагаскаре. Это позволило мне побудить этих крошечных приматов размножаться в удобное время года. На одном этапе мне даже удалось сократить интервал между сезонными сезонами, сжимая годовой дневной цикл на 9 месяцев.

Факторы, влияющие на сезонные модели

В попытке идентифицировать факторы, влияющие на модели рождений человека, исследователи часто искали прямую связь с условиями окружающей среды, подчеркивая климатические факторы, такие как температура и количество осадков (потенциально влияющие на доступность пищи). Одно из предложений заключается в том, что энергетический баланс влияет на овуляцию; другой заключается в том, что высокие температуры ингибируют сперму. Также возможно, что снижение сексуальной активности в самые жаркие месяцы дает более низкие показатели зачатия. Поэтому некоторые авторы рассматривали концепцию как основное внимание, в течение 9 месяцев после зарегистрированных рождений. Но ежегодные закономерности изменения температуры и количества осадков остаются довольно устойчивыми между годами в любом данном регионе, поэтому сезонные закономерности, которые со временем меняются, не могут быть убедительно объяснены как прямой ответ на климатические факторы.

Долгосрочные эксперименты с людьми для изучения факторов, лежащих в основе сезонных моделей воспроизводства, невозможны, поэтому объяснения в значительной степени зависят от косвенных доказательств. В двух статьях 1990 года Тилл Реннеберг и Юрген Ашофф применили сложный статистический анализ, чтобы отличить биологические и социальные факторы, влияющие на ежегодные закономерности в концепциях человека, за 9 месяцев с рождения. Они рассмотрели массивный мировой набор данных, включающий 3000 лет ежемесячных рождаемости из 166 различных регионов. Наблюдаемые закономерности явно зависят от широты: сезонность становится более выраженной в более высоких широтах, и между северным и южным полушариями наблюдается 6-месячный сдвиг. Более того, Реннеберг и Ашофф смогли убедительно продемонстрировать, что изменение длины дня влияет на воспроизводство человека в глобальном масштабе. Было обнаружено, что температура окружающей среды также важна, и они также идентифицировали суточную продолжительность солнечного сияния как фактор, влияющий на годовые образцы зачатия.

Возможное происхождение человеческих сезонов

Adaptation of figures from Dorélien, 2013 (birth seasonality in Ethiopia) and ClimaTemps.com (annual variation in temperature and rainfall for Afar, Ethiopia)
Годовые вариации рождений на 2 года (выше), а также температуры и количества осадков (ниже) в Эфиопии.
Источник: адаптация цифр от Dorélien, 2013 (сезонность в Эфиопии) и ClimaTemps.com (ежегодные изменения температуры и количества осадков в Афар, Эфиопия)

Оглядываясь назад в наше эволюционное прошлое, любая биологическая основа для сезонных моделей рождаемости у современных людей, по-видимому, была бы установлена ​​в Африке. За пределами Африки ископаемые доказательства нашего вида датируются не более чем 120 000 лет назад на Ближнем Востоке (относительно короткий промежуток времени в эволюционных терминах), и широко признано, что родовые люди мигрировали из Африки. Таким образом, модели, которые мы видим сегодня, скорее всего, отражают адаптацию к условиям окружающей среды в северо-восточной Африке. Например, в примере с Афарской областью Эфиопии с относительно небольшим изменением средней дневной температуры (21-28 o C) и двумя отдельными ливнями осадков в апреле и августе частота рождаемости обычно выше среднего значения в период с января по сентябрь, но постепенно снижается Октябре и декабре. Это соответствовало бы большей вероятности зачатия в период с апреля по сентябрь. Различные модели, которые мы видим сегодня в Северном полушарии, возможно, происходят из такого первоначального распределения, путем адаптации к местным температурным условиям и культурным влияниям. В то время как увеличение использования искусственного освещения и отопления постепенно меняло и даже подавляло первоначальный образец, возможно, оно сохраняется как подземный поток, с тонким воздействием на нашу биологию.

Рекомендации

Becker, S. (1991) Сезонные модели рождения и зачатия во всем мире. Достижения в области экспериментальной медицины и биологии 286 : 59-72.

Cancho-Candela, R., Andres-de Llano, JM & Ardura-Fernandez, J. (2007) Снижение и потеря сезонности в Испании: анализ 33 421 731 рождений за 60 лет. Journal of Epidemiology & Community Health 61 : 713-718.

Chandwani, KD, Cech, I., Smolensky, MH, Burau, K. & Hermida, RC (2004). Ежегодная картина человеческой концепции в штате Техас. Chronobiology International 21 : 73-93.

Cowgill, UM (1966a) Сезон рождения в человеке. Мужчина, ns 1 : 232-241.

Cowgill, UM (1966b) Сезон рождения у человека: Современная ситуация с особым упором на Европу и Южное полушарие. Экология 47 : 614-623.

Cowgill, UM (1966c) Историческое исследование сезона рождения в городе Йорк, Англия. Природа 209 : 1067-1070.

Dorélien, AM (2013) Время рождаемости: сезонность в Африке к югу от Сахары. Исследовательский центр по исследованию популяций 13-785 : 1-60.

Quetelet, A. (1869) Physique Sociale ou Essai sur le Développement des Facultés de l'Homme. Париж: J.-B. Baillière et Fils.

Roenneberg, T. & Aschoff, J. (1990a) Годовой ритм воспроизводства человека. I. Биология, социобиология или и то, и другое? Journal of Biological Rhythms 5 : 195-216.

Roenneberg, T. & Aschoff, J. (1990b) Годовой ритм репродукции человека. II. Корреляции окружающей среды. Journal of Biological Rhythms 5 : 217-239.