Тринадцать вещей, в которых нет ни малейшего смысла
Шрифт:
А ведь все это пока только чистая генетика; мы еще не сказали ни слова об утомительной конкуренции за партнера, о физиологических помехах и сбоях при слиянии яйцеклетки со сперматозоидом и об особой уязвимости перед врагами во время спаривания. Плюс вероятность, что «перспективный» набор генов развалится в ходе рекомбинации и не перейдет потомству. Под каким бы углом ни взглянул теоретик, получается, что двуполое размножение — чистая погибель.
Теории противоречит картина, которую мы видим, оглянувшись вокруг: никакое это не бедствие, но одно из самых всеобщих явлений на планете.
Парадокс можно быстро разрешить логическим путем. Эволюция посредством естественного отбора основана на полезных мутациях; следовательно, разделение полов потому смогло распространиться столь широко, что оно дает известные
Наблюдения над партеногенезом большей частью показывают, что как раз он — эволюционный тупик, кратчайший путь к вымиранию. Способность эта проявляется в различных популяциях, порой существует десятками тысяч лет, но почти никогда не закрепляется у вида в целом. Иногда бесполое размножение возникает в ответ на экологические угрозы, но не становится универсальной стратегией для большинства организмов, способных «менять ориентацию». В соответствии с общепринятой точкой зрения, это происходит потому, что ни один вид, если он не перемешивает свои гены, не сможет выжить в условиях естественным образом происходящих мутаций и переменчивой природной среды, а коль скоро окружающая обстановка не постоянна, есть очевидные преимущества в том, чтобы производить потомство с различными способностями и степенями выносливости.
Однако в 2000 году гарвардские биологи Дэвид Марк Уэлч и Мэтью Меселсон перевернули этот взгляд на проблему. Они изучали бделлоидных коловраток — микроскопических водных существ, служащих превосходным кормом для рыб. Коловраток можно найти почти повсюду, где есть влага: в морях, озерах и придорожных лужах, даже в сырой почве, лишайниках и мхах. Но вот кого не встретишь ни в одном из подобных мест, так это бделлоидов-самцов. Самки плодятся без них и делают это куда дольше, чем считалось возможным: как показало исследование Уэлча — Меселсона, в течение целых геологических эпох. Триста шестьдесят видов бделлоидных коловраток ухитрились «хранить девственность» добрых 70 миллионов лет.
Именно их упрямую жизнестойкость, опрокинувшую лучшие биологические теории, имел в виду Джон Мейнард Смит, говоря об «эволюционном скандале». Она ставит под удар единственный аргумент в пользу дифференциации полов: будто бы ради сохранения вида его представители обязаны обмениваться генами. Хотя биологи постановили считать бделлоидов аномалией, на самом деле обоснования требуются не для коловраток, а для всей остальной живой природы. Теория, мой друг, сочна, но… где же реальные доказательства? Насколько катастрофические изменения должны произойти в окружающей среде, чтобы оправдался «двойной тариф на интимные услуги»? Для ответа стоит разобраться как следует, в чем выгода от маленькой разницы.
Первым делом рассмотрим проблему «плохих» или, как уточняют биологи, вредных мутаций, накапливающихся в ходе однополого размножения. Если организмы только самовоспроизводятся, то любые случайные повреждения ДНК, скажем от радиации, неизбежно перейдут потомкам во всех будущих поколениях (этот эффект известен как «храповик Мёллера», от названия зубчатой передачи, работающей лишь в одном направлении, и фамилии ученого — американского генетика Германа Мёллера, — исследовавшего мутации генома под воздействием рентгеновских лучей). Результат — повальные болезни в долгосрочной перспективе. А перемешивание генов всегда дает шанс, что потомкам достанутся как раз не затронутые мутациями блоки генетического материала.
Теория хороша — казалось бы, даже самоочевидна, но дьявол, как известно, в деталях. Свидетельства выгоды далеко не столь положительны, как можно вообразить.
Биологи собирают эти данные — как «за», так и «против» — разными, порой довольно причудливыми способами. Например, Уильям Райс и Адам Чиппиндейл из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре в своем эксперименте переделали плодовую мушку-дрозофилу из «секс-машины» в копировальный аппарат. В канадском университете Нью-Брансуика Аврора Неделку и ее коллеги в буквальном смысле разогревали порывы растительной страсти у невинных водорослей (в природе их способ размножения меняется в зависимости от температуры воды). Мэтью
Все эти методики — а я перечислил лишь несколько — используются в научных попытках определить стоимость «звездного билета» для сообществ, размножающихся разными способами. Увы, факты не подтверждают теорию столь однозначно, как хотелось бы.
Скажем, в эксперименте Отема безбрачные гекконы одолели «сексистов», оказавшись и выносливее, и быстрее. Однако предыдущая серия опытов с ящерицами того же семейства, но другого вида дала прямо противоположные результаты. В ряде экспериментов с водяными блохами однополое размножение порождало в четыре раза больше вредных мутаций, чем двуполое. Вместе с тем исследования червей-нематод не выявили ни малейших количественных различий в мутагенезе популяций, размножавшихся половым и неполовым путем. Компьютерные модели эволюции геномов показывали, что размер популяции тоже имеет значение: для маленьких сообществ секс оказывается более выгодным, а в больших популяциях половое воспроизводство приводит к накоплению вредных мутаций.
А что там с идеей, будто двуполые популяции быстрее приспосабливаются к изменениям окружающей среды благодаря перетасовке генов? Опять же — никаких однозначных подтверждений. Опыты с дрожжами, проделанные в 1997 году, показали, что виды двуполых дрожжей (да-да, есть дрожжи, которые размножаются половым путем) не проявляют никаких преимуществ при адаптации к изменившейся обстановке. Однако другое исследование дрожжей продемонстрировало, что секс может выигрывать, когда условия окружающей среды ухудшаются; если же положение меняется к лучшему, то популяции с разным типом воспроизводства оказываются равно успешными. Наконец в 2005 году провели еще одну серию опытов: ученые посадили двуполые и бесполые штаммы дрожжевых грибков в пробирки с минимальным запасом питательных веществ. В борьбе с голодом победили бесполые. Затем обе культуры перенесли на вытяжку из мозга мыши, имитируя щедрое разнообразие среды, и тут уже победила двуполая популяция. Правда, эти результаты опять-таки оспариваются: в 1987-м канадцы Грэм Белл и Остин Берт установили, что половое размножение не дает форы именно тем генетическим приспособлениям, какие могут оказаться особенно полезными в изменчивых условиях.
Приходится признать: выяснить нам удалось только то, что в отдельных случаях половое размножение может повысить приспособляемость, но вряд ли оно играет решающую роль — и уж точно не настолько существенную, чтобы окупить «цену вопроса».
Проблем с сексом становится еще больше, если внимательно рассмотреть мутации, которые, казалось бы, дают преимущества именно двуполым организмам. Прежде всего, только у РНК-содержащей части вирусного домена и к тому же только у высокоорганизованных эукариот, включая человека, уровень мутаций достаточно высок для того, чтобы рекомбинация могла сыграть полезную роль в «очистке» генофонда. Помимо этого существует проблема эпистаза — генного взаимодействия. Вредные мутации генома при накоплении могут взаимно усиливать или ослаблять свой эффект, однако многочисленные исследования не принесли неопровержимых доказательств прямой связи полового размножения с эпистазом.
Еще одну возможность — судя по всему, весьма правдоподобную — рассматривает гипотеза Уильяма Дональда Гамильтона о том, что дифференциация полов обусловлена явлениями паразитизма.
Гамильтон, умерший в 2000 году, был необыкновенным человеком. Не только благодаря своим научным дарованиям (в одном из некрологов его назвали «лидером соревнований за титул лучшего дарвиниста после самого Дарвина»), но и по причине редкого личного мужества. Изучая африканских муравьев, он пересек Руанду в разгар гражданской войны и побывал под арестом по обвинению в шпионаже; в другой раз он бросился в кишащие опасной живностью воды Амазонки и заткнул пальцем пробоину в лодке; в Бразилии уличные грабители пырнули его ножом за отказ раскошелиться. Прикончить бесстрашного ученого смогла лишь малярия, подхваченная им в экспедиции в джунглях Конго.