Секс и эволюция человеческой природы

Ридли Мэтт

Колибри питаются нектаром, который цветы производят специально для них. Нектар — это в чистом виде взятка, которую растение вырабатывает из с таким трудом добываемого сахара. Оно попросту отдает его птицам — только для того, чтобы те никогда не относили пыльцу на растения других видов. Чтобы «заняться любовью», цветок должен своим нектаром подкупить опылителя — это плата за поиск партнера. Если бы «секс» был бесплатным, не было бы никаких колибри ^{30} .

Чтобы как-то выкрутиться из сложившейся ситуации, Уильямс предположил, что для таких животных, как мы, практические трудности при вытеснении полового размножения бесполым оказались бы просто-напросто непреодолимыми. Переход от первого ко второму действительно принес бы пользу, но этого слишком трудно достичь. Примерно в те же самые годы социобиологи угодили в капкан «адаптационистских» объяснений — «сказок просто так» [17] , как окрестил их Стивен Джей Гоулд (Stephen Jay Gould)

из Гарварда. Он говорил, что иногда вещи происходят так, как они происходят, без какой-то специальной цели — лишь в силу сложившихся обстоятельств. Собственный пример Гоулда — треугольное пространство между двумя арками собора, стоящими (в плане) под прямым углом друг к другу, которое называется «пазухой свода» (spandrel), и у которого нет никакой специальной функции. Это — побочный продукт установки купола на четыре арки. Пазухи свода между арками базилики Святого Марка в Венеции находятся там, где они находятся, не потому, что кому-то захотелось расположить их именно в тех местах. Они там потому, что невозможно поставить две арки рядом и не создать между ними свободного пространства. Человеческий подбородок, вероятно, — такая же «пазуха свода»: у него нет функции, но он — неизбежное следствие наличия челюстей. Точно так же, красный цвет крови, несомненно — фотохимическая случайность, а не «запланированная» особенность. Возможно, половое размножение — тоже «пазуха свода», эволюционный реликт того времени, когда оно служило какой-то цели. Как и подбородки, маленькие пальцы ног или аппендиксы, оно больше не ни для чего не предназначено, но от него оказалось нелегко избавиться ^{31} .

17

«Сказки просто так» («Just so Stories») — книга Р. Киплинга, написанная для детей.

Впрочем, случайность в качестве причины возникновения полового размножения неубедительна: слишком уж немногие животные и растения полностью от него отказались или редко используют. Посмотрите на обыкновенную лужайку. Трава, пока вы ее стрижете, никогда не размножается половым путем — но стоит вам забыть о стрижке, и на ней тут же распустятся цветы. А дафнии? Многие поколения подряд они размножаются бесполо: вся популяция состоит их самок, дающих начало другим самкам и не спаривающихся друг с другом. Но количество особей растет, пруд сохнет — и у некоторых дафний рождаются самцы. Последние скрещиваются с другими самками, а те производят «зимнюю икру», падающую на дно водоема и вновь оживающую весной. Дафнии могут включать и выключать способность к скрещиванию, и это наводит на мысль, что у полового размножения может быть какая-то более приземленная задача, кроме «помощи эволюции в том, чтобы она происходила». Похоже, размножаться так есть резон и для отдельного индивида — по крайней мере, в определенный сезон.

Итак, загадка так и остается неразрешенной. Скрещивание полезно для вида, но вредно для особи. Индивиды могли бы отказаться от него и мгновенно опередить своих размножающихся половым путем соперников. Но они так не делают. Половой процесс должен каким-то волшебным образом «окупать себя» для особи так же, как и для вида. Как?

Провокация незнанием

Вплоть до середины 1970-х вопрос, поднятый Уильямсом, оставался нерешенным, но главные герои событий уже думали, что вот-вот дадут на него ответ. Двое ученых радикально изменили ситуацию. В своих размышлениях они бросили вызов, который ни один биолог не осмелился принять. Первый труд принадлежит самому Уильямсу, второй — Мэйнарду-Смиту^{32}. «В эволюционной биологии намечается что-то вроде кризиса», — писал первый. Но если его книга «Половое размножение и эволюция» («Sex and Evolution») — это тонкий обзор имевшихся на тот момент теорий возникновения пола, настроенный на разрядку кризиса, то книга второго «Эволюция полового размножения» («Evolution of Sex») — совсем иная. Это признание нашего бессилия и непреодолимых трудностей. Снова и снова Мэйнард-Смит возвращался к фантастической плате за размножение: двойному проигрышу половых форм в числе потомков. Он опять и опять повторял, что современные теории объяснить этого не могут. «Боюсь, читатель найдет все эти объяснения безосновательными и неудовлетворительными, — писал он. — Но ничего лучше у нас просто нет». В другой статье он сообщил: «Мы не можем отделаться от ощущения, что упускаем во всем этом какой-то важный момент»^{33}. Книга, в которой признается, что проблема решительно зашла в тупик, взбудоражила читателей. Это был необычайно искренний и честный жест.

С тех пор теории, объясняющие половое размножение, плодятся как озабоченные кролики. Обычно, пытаясь разобраться со сложным вопросом, ученые пытаются обнаружить новый факт, выдвинуть идею или выявить закономерность там, где ее не было видно раньше. Но с вопросом о скрещивании игра ведется по другим правилам. Доказывать, что половое размножение дает преимущество, не нужно — это ясно из факта его существования. Смысл состоит в том, что предлагаемое объяснение должно быть лучше остальных. Сегодня теории пола идут по две штуки за копейку, большая их часть «истинна». В том смысле, что она логически непротиворечива. Но какая из них самая правильная^{34}?

На страницах этой книги вы встретите три типа ученых. Первый — молекулярный

биолог, бормочущий об энзимах и экзонуклеазной деградации. Он хочет знать, что происходит с ДНК, из которой состоят гены. Он думает, что половой процесс — это о репарации ДНК или о какой-то молекулярной инженерии в этом же духе. Он не понимает формул, но любит длинные слова — особенно те, которые придумали он и его коллеги. Второй — генетик, погруженный в мутации и менделизм. Он одержим описанием того, что происходит с генами во время полового процесса. Обязательно будет требовать проведения экспериментов. Чего-нибудь в стиле лишения организмов возможности полового размножения на многие поколения — чтобы понаблюдать за происходящим. Если его не остановить, он станет писать формулы и говорить о «неравновесии по сцеплению». Третий — эколог [18] , интересующийся только паразитами и полиплоидией. Он обожает сравнения — за предельную ясность: у какого вида половое размножение есть, у какого — нет. Он знает массу разрозненных фактов об Арктике и тропиках. Его мышление менее скрупулезно, чем у других, а язык — более выразителен. Его естественная среда обитания — графики и диаграммы, его основной вид деятельности — компьютерная симуляция.

18

Здесь и далее слово «экология» используется в общепринятом научном смысле — для обозначения отношений организма с другими организмами и с окружающей средой, а также для обозначения исследующей эти отношения области науки.

Каждый из этих персонажей объясняет половое размножение по-своему. Молекулярный биолог говорит исключительно о том, для чего оно возникло — что не обязательно совпадает с вопросом, для чего оно существует сегодня. Этим предпочитает заниматься генетик. А эколог думает вообще о другом: в каких условиях половое размножение лучше бесполого? Если бы они изучали появление компьютера, то первый сказал бы, что компьютеры возникли для взлома шифров, которые использовали командиры немецких подводных лодок. Второй сообщит, что сегодня их используют в других целях — для выполнения любых итеративных задач, с которыми они справляются лучше людей.

А третий поинтересуется, почему компьютеры вытеснили телефонных операторов, но не вытеснили, к примеру, поваров. И все они будут искать «истину» — в разных ее аспектах.

Теория главной копии

По мнению ведущего молекулярного биолога Харриса Бернштейна (Harris Bernstein) из Аризонского университета, половой процесс возник для починки генов. Первым намеком на это стало исследование особых мутантных дрозофил, не способных репарировать (исправлять) свои гены: оказалось, что и рекомбинировать (перемешивать) их они тоже не могут. Рекомбинация — перемешивание генов дедушки и бабушки в сперматозоиде или яйцеклетке родителя — важнейший этап полового процесса. Сломайте генетическую репарацию — разрушится и половое размножение.

Бернштейн заметил, что клетка в последнем и при репарации генов использует одни и те же молекулярные механизмы. Но он не смог убедить генетиков и экологов, что связь между починкой генов и половым процессом не ограничивается заимствованием вторым инструментария первого. Генетики согласны с тем, что молекулярные механизмы полового процесса сформировались на основе механизмов генетической репарации, но не считают, что его современная задача — починка генов. В конце концов, человеческие ноги происходят от рыбьих плавников, но сегодня они используются, чтобы ходить, а не плавать^{35}.

На секунду переключимся на молекулы. ДНК — материал, из которого сделаны гены — длинная тонкая молекула. Она несет информацию, записанную простым алфавитом из четырех химических «оснований» — как хитрая морзянка, в которой есть два типа точек и два типа тире. Назовем эти основания «буквами»: А, Ц, Г и Т. Красота ДНК в том, что она состоит из двух цепей, и каждая буква одной цепи комплементарна соответствующей букве другой. Эти буквы располагаются друг напротив друга: А слипается с Т и наоборот, а Ц — с Г и наоборот (см. рисунок). Это значит, что есть простой способ копирования ДНК путем движения вдоль нити молекулы и сшивания второй нити по ее образцу — из букв, комплементарных буквам в первой из них. Последовательность ААГГТЦ на комплементарной нити превращается в ТТЦААГ: скопируйте ее еще раз — и получите оригинал. Каждый ген обычно состоит из нити ДНК и ее комплементарной копии, плотно сплетенных в знаменитую двойную спираль. Специальные белки репарации двигаются, находят поломки и чинят их, сверяясь с комплементарной нитью. ДНК постоянно повреждается солнечным светом и химическими соединениями. Если бы не белки репарации, она стала бы бессмысленной абракадаброй в мгновение ока.

Схематическое изображение двойной цепи ДНК. Пунктирные стрелки соединяют пары комплементарных нуклеотидов.

Но что произойдет, если обе нити повреждены в одном и том же месте? Это происходит довольно часто — например, когда две цепи случайно химически спаиваются (это похоже на каплю клея на застегнутой молнии). В этом случае белки репарации не знают, какие буквы ставить на поврежденное место. Им нужен образец. Его предоставляет половой процесс, приносящий в организм копию того же гена из другого организма (скрещивание) или из другой хромосомы того же организма (рекомбинация). Теперь починка может идти по новому, неповрежденному образцу.