Секс и эволюция человеческой природы
Шрифт:
Если для паразита естественно идти ва-банк при появлении соперника, то для хозяина нормально предотвращать кроссинфекцию двумя разными паразитическими линиями. И никогда вероятность заражения ею не бывает настолько же большой, как при оплодотворении. Сливающийся с яйцеклеткой сперматозоид рискует принести с собой бактерии и вирусы, появление которых пробудит собственных паразитов яйцеклетки и вызовет войну за территорию. А последняя может сильно ослабить или даже убить зародыш. Чтобы предотвратить это, сперматозоид не приносит в яйцеклетку материал, который может содержать бактерии или вирусы — он передает только ядро. Воистину, безопасный секс.
Эту теорию довольно трудно доказать, но в ее пользу говорят некоторые факты. Они связаны с инфузориями-туфельками — протистами, осуществляющими половой процесс путем конъюгации (а именно, передают друг другу копии своих ядер по узкой трубке). Процедура крайне гигиенична — по трубке передаются только ядра, ничего лишнего.
43
L. Hurst, интервью; см. также Parker, Baker and Smith 1972 and Hoekstra 1987 для дополнительной информации об особенностях эволюции анизогамии и о двуполости. — Примеч. авт.
Пора решать
Итак, двуполость возникла как способ разрешить конфликт между цитоплазматическими генами двух родителей. Чтобы он не мог принести вреда потомству, было достигнуто благоразумное соглашение: все цитоплазматические гены должны приходить только от матери. Поскольку это сделало отцовские гаметы меньшими, те могли специализироваться на повышении многочисленности, мобильности и лучшем нахождении яйцеклетки. Двуполость — это ответ клеточной бюрократии на асоциальное поведение генов органелл.
Это ответ на вопрос о том, почему полов два: один — с маленькими гаметами, другой — с большими. Но это не объясняет, почему не двупола каждая конкретная особь. Почему люди не гермафродиты? Если бы я был растением, вопрос бы не возник: большинство растений гермафродитно. Общее правило таково: подвижные формы раздельнополы, сидячие (например, растения или балянусы [44] ) — гермафродитны. С экологической точки зрения, это звучит более или менее осмысленно: поскольку пыльца легче семязачатка, потомки цветка, производящего одни лишь семязачатки, будут жить только рядом с родительским растением. Если же цветок производит еще и пыльцу, его потомки могут распространяться очень широко.
44
Балянусы — сидячие усоногие ракообразные.
Но почему животные пошли по другому пути? Ответ связан все с теми же несчастными органеллами, остающимися «за порогом» при проникновении сперматозоида в яйцеклетку. Любой ген, находящийся в органеллах самца, «идет на убой». Все органеллы вашего тела и все их гены вы получили от вашей мамы. С точки зрения генов органелл вашего папы, все это очень печально, поскольку, как мы помним, их жизненная задача — передаваться в следующее поколение. Для них каждый мужчина — это эволюционный тупик. Неудивительно, что цитоплазматические гены пытаются выкрутиться из этой затруднительной ситуации — и те, кому это удается, распространяются в популяции за счет остальных. Самое привлекательное решение для гена органеллы у гермафродита — направить все ресурсы хозяина на производство женских половых клеток и «перекрыть кислород» образованию мужских гамет.
Это не глупые фантазии. Организм гермафродита является полем сражения повстанческих генов органелл, пытающихся подавить его самцовую часть. Такие гены обнаружены у более чем 140 видов растений: у них пыльники либо плохо развиваются, либо вообще атрофируются, и организм производит только семязачатки. Такого типа стерильность всегда вызывается геном, лежащим в органелле, а не в ядре. Подавляя развитие пыльников, восставший ген направляет больше ресурсов организма на женские семязачатки, через которые он будет передаваться в последующие поколения. Однако если «повстанцы» достигнут своей цели слишком во многих организмах, то ядерные гены, умеющие заставлять особь производить пыльцу, получат огромное преимущество: мужские гаметы в этот момент становятся большой редкостью. Стоит только появиться генам самцовой стерильности, как вскоре возникают ядерные, блокирующие их деятельность и восстанавливающие фертильность [45] . У кукурузы, к примеру, есть два гена самцовой стерильности, оба лежат в органеллах, и каждый подавляется своим собственным ядерным геном. У табака имеются не менее восьми пар таких генов. Скрещивая разные линии кукурузы, селекционеры могут выпустить гены самцовой стерильности из под ядерного контроля: супрессор из одного родительского организма не будет узнавать «повстанца» из другого. Специалисты любят такие скрещивания, поскольку поле
45
Фертильность — способность организма приносить потомство.
Обнаружить работу «противосамцовых» генов легко. У некоторых растений в популяции встречается лишь два типа особей: гермафродитные и женские. Говорят, у них — женская двудомность. А мужская двудомность — когда популяции состоят из самцов и гермафродитов — практически не встречается. У Тимьяна ползучего, к примеру, обычно около половины особей — самки, остальные — гермафродиты. Единственный способ объяснить, почему они остановились на полпути на трассе с односторонним движением — это предположить постоянную войну между «противосамцовыми» генами органелл и ядерными генами восстановления фертильности. При определенных условиях, сражение достигает патовой ситуации — когда любое дальнейшее продвижение любой из сторон дает другой преимущество и возможность восстановить status quo. Чем сильнее распространяются гены, подавляющие самцовость, тем большее преимущество получают гены, восстанавливающие фертильность, и наоборот{144}.
Эта логика не работает на животных, многие из которых не являются гермафродитами. Гену органеллы есть смысл убивать самцов только тогда, когда это дает энергию или какие-либо ресурсы сестрам этих самцов — поэтому сей процесс у животных происходит реже. Когда самцовая функция подавляется у гермафродитных растений, самочья получает больше ресурсов и производит больше семязачатков. Но ген, убивающий самцов, скажем, в помете мыши, не приносит никакой пользы мышкам-сестрам [46] . А убивать самцов просто за идею — за то, что для органелл любой самец это эволюционный тупик — гены органелл могут разве что из вредности {145} .
46
Причины, по которым автор считает, что устранение из помета братьев не приносит сестрам дополнительных ресурсов, не ясны (особенно когда речь идет о питающихся молоком детенышах).
Поэтому конфликт у животных разрешается иначе. Вообразите себе популяцию гермафродитных мышей. И вот в органелле одной из них возникает мутация, подавляющая развитие семенников. Она распространяется, потому что самки, у которых есть такой ген, передают его каждому своему потомку (ведь те получают все органеллы от матери), а гермафродиты передают «нормальные» органеллы без этой мутации только половине своих потомков, которой они приходятся матерями (другой половине, которой они приходятся отцами, они вообще не передают органелл). Вскоре вся популяция будет состоять из гермафродитов и самок — причем, у последних поголовно будет иметься ген самцовой стерильности. В этой ситуации вид мог бы вернуться обратно к чистому гермафродитизму — путем супрессии гена самцовой стерильности, как это, очевидно, сделали многие растения. Однако еще до того, как возникнет и возымеет действие мутация, которая подавит действие «противосамцовых» генов, произойдут довольно интересные вещи.
Быть самцом (вернее, уметь производить мужские гаметы) в этот момент — довольно редкое удовольствие. Те несколько гермафродитных мышей, которые еще останутся, будут обладать огромным преимуществом, ибо только они смогут произвести сперматозоиды, все-таки нужные самкам для воспроизводства. Чем реже встречаются гермафродиты, тем они ценнее (и тем больше доля каждого из них в потомстве следующего поколения). В этот момент становится крайне невыгодно иметь мутацию, подавляющую самцовость. Даже наоборот: было бы очень к месту возникновение ядерного гена, подавляющего самковость и заставляющего гермафродита отказаться от самочьей репродуктивной функции и заниматься только «раздачей спермы». Но с возникновением такого гена оставшиеся гермафродиты уже не имеют никаких преимуществ. Они конкурируют с чистыми самцами и чистыми самками. Большая часть имеющихся в наличии сперматозоидов приходит в комплекте с «противосамковыми» генами, а большинство готовых к оплодотворению яйцеклеток — с «противосамцовыми». Поэтому каждый потомок оказывается репродуктивно специализирован. Так возникла двуполость{146}.