Огарок во тьме. Моя жизнь в науке
Шрифт:
Действие на расстоянии
Но паразиты не обязательно живут в (или на) хозяевах. Кукушка и ее хозяин разделены в пространстве, но тем не менее кукушка – тот же паразит, а искаженное поведение приемных родителей – то же приспособление кукушечьего птенца, отобранное естественным отбором. Какой черной магией обольщения кукушечий монстр умасливает нервную систему крошечного вьюрка? Мы не знаем, но это явно результат эволюционной гонки вооружений (см. стр. 392). В этой гонке вооружений естественный отбор кукушек предполагает отбор генов кукушки “для манипуляции хозяевами”. Если сказать то же самое другими словами, получится, что существуют гены кукушки, определяющие поведение хозяев: гены кукушки, фенотипические эффекты которых проявляются как повышение уживчивости хозяев. Таким образом, расширенный фенотип расширяется за пределы тела, за пределы каменного домика, в котором прячется ручейник, за пределы раковины улитки, в которой прячется двуустка, – даже вовне тела и сквозь пространство между кукушкой и хозяином – пространство, через которое один что-то передает,
Физиолог, который хочет подготовить самку канарейки к размножению – увеличить в размерах ее функционирующий яичник, включить гнездостроительный инстинкт и другие репродуктивные поведенческие схемы, – может пойти разными путями. Например, инъецировать ей гонадотропины или эстрогены. Или удлинить ей световой день при помощи электрического освещения. А также – и это для нас сейчас наиболее интересно – он может проиграть ей магнитофонную запись песни самца. Это непременно должна быть песня канарейки – песня волнистого попугайчика не срабатывает, хотя и действует сходным образом на самок волнистого попугайчика.
Эта цитата – из одной из предшествующих глав “Расширенного фенотипа”, под названием “Манипуляции и гонка вооружений”, но она тоже дает прекрасный пример действия на расстоянии. Гены самцов канарейки прошли естественный отбор по своему расширенному фенотипическому воздействию – на расстоянии – на самок.
Эта тема возникла еще в 1978 году, в статье, которую мы написали вместе с моим другом Джоном Кребсом (см. стр. 392); она называлась “Сигналы животных: информация или манипуляция?”. Именно эта статья принесла революционное понятие “эгоистичного гена” в область исследований сигналов животных – например, птичьего пения. Прежде, под влиянием Нико Тинбергена, Майка Каллена, Десмонда Морриса и других этологов школы Тинбергена – Лоренца, сигналы животных рассматривались в духе сотрудничества: обе стороны коммуникации получают выгоду от потока точной информации между ними (“ради нашей общей выгоды сообщаю, что я самец твоего вида, располагаю территорией, готов к спариванию”). Мы с Джоном Кребсом перевернули это представление вверх ногами: в нашем прочтении отправитель сигнала манипулирует получателем – сродни тому, как в нервную систему закачивают наркотик или стимулируют мозг микроэлектродами. В “Расширенном фенотипе” я говорил об этом с намеренным ложным пафосом:
Возможно, хрюканье свиной лягушки Rana grylio действует на другую свиную лягушку так же, как соловей на Китса или жаворонок на Шелли.
Значительно позже, в книге “Расплетая радугу” (название которой – парафраз Китса), я снова обронил что-то в этом духе – после цитаты из “Оды соловью”:
Возможно, Китс и не хотел сказать этого буквально, однако идея, будто пение соловья действует как наркотик, не такая уж и надуманная. Давайте посмотрим, что оно делает в природе и зачем естественный отбор сформировал его. Самцам соловьев необходимо оказывать влияние на поведение самок, а также других самцов. Некоторые орнитологи рассматривали соловьиную песню как источник информации: “Я самец вида Luscinia megarhynchos в период размножения, обладаю территорией и приведен гормонами в готовность к спариванию и строительству гнезда”. И действительно, песня содержит эту информацию – в том смысле, что самка выиграет, если будет действовать, исходя из допущения, что все это правда. Однако есть и другая точка зрения, которая всегда казалась мне более увлекательной. Певец не информирует самку, а манипулирует ею. Он меняет не столько степень ее осведомленности, сколько непосредственно физиологическое состояние ее головного мозга, действуя подобно наркотику. Экспериментальные данные, полученные путем измерений гормонального статуса самок голубей и канареек, а также в ходе наблюдений за их поведением, показывают, что состояние половой системы самок напрямую зависит от вокального искусства самцов, причем это влияние аккумулируется день ото дня. Звуки, издаваемые самцом канарейки, затапливают мозг самки через ее органы слуха и производят там эффект, неотличимый от того, какого мог бы добиться экспериментатор при помощи подкожной инъекции. “Снадобье” самца попадает в организм самки через ее органы слуха, а не через кожу, но эта разница не кажется такой уж существенной [133] .
133
Здесь и далее цит. по: Р. Докинз. Расплетая радугу. Пер. А. Гопко. М.: Corpus, 2020.
В самых амбициозных своих мечтах я доходил до того, что представлял себе всю область исследований коммуникации животных объясненной через расширенное фенотипическое действие на расстоянии. В теории
к действию генов на расстоянии можно отнести почти любые взаимодействия между организмами, принадлежащими как к одному, так и к разным видам. Все живое может быть представлено как сеть из создаваемых репликаторами перекрывающихся силовых полей.
К сожалению, мне все еще
трудно вообразить ту математику, которая потребуется в конечном итоге для понимания всех подробностей. Я различаю лишь смутную картину того, как репликаторы под действием отбора тянут в разные стороны фенотипические
И все еще верно, что
у меня нет крыльев для того, чтобы парить в математических высях. Полевым исследователям животных требуется какое-то словесное изложение. <… > Во многом благодаря Гамильтону большинство полевых биологов теперь придерживается теоремы, что поведение животного должно максимизировать вероятность выживания всех находящихся в этом животном генов. Я подкорректировал это утверждение, и получилась новая центральная теорема расширенного фенотипа: “Поведение животного стремится максимизировать выживаемость генов этого поведения, независимо от того, находятся ли эти гены в организме животного, данное поведение осуществляющего”. Если бы фенотип животного всегда находился под полным контролем генотипа и не подвергался влиянию генов других организмов, тогда обе эти теоремы были бы равносильны друг другу.
Переоткрывая организм: пассажиры и безбилетники
А что же насчет организма в роли носителя генов? Возможно, на некоторых планетах жизнь существует в форме репликаторов (я предполагаю, что, где бы ни была обнаружена жизнь, в ее основе должны быть репликаторы) без четко очерченных носителей: на этих планетах вся биосфера представляет собой переплетающуюся сеть расширенных фенотипических влияний, распространяющихся от ничем не ограниченных репликаторов. Но наша планета устроена не так. На ней верховодят организмы – отдельные единицы, общие для множества сотрудничающих репликаторов. Почти все репликаторы не разгуливают на свободе, а вместе едут в огромных машинах – “собраны в огромные колонии в гигантских неуклюжих роботах, отгороженные от внешнего мира”, как я выразился в книге “Эгоистичный ген” – этот пассаж часто цитировали, и он вызвал много споров. Почему наши гены собираются вместе и работают для достижения общей цели? Откуда берется организм?
В “Расширенном фенотипе” я придумал мысленный эксперимент с двумя воображаемыми видами водорослей. Вид А, чтобы размножаться, растет по краям, а затем от него отламываются кусочки. Гены вида В, в отличие от вида А, в каждом поколении проходят через “бутылочное горлышко” всего из одной пропагулы (репродуктивной частицы). Не буду повторять здесь все описание, а сразу перейду к практическим выводам, которые в некотором смысле естественным образом следуют из самой идеи расширенного фенотипа. Гены в дискретном носителе работают сообща, поскольку их объединяет один путь выхода в будущее, “бутылочное горлышко” – сперматозоиды или яйцеклетки организма, в котором они едут. Если у каких-то генов есть другой выход – например, вылететь из организма с чихом, – эти гены сотрудничать не будут: мы даем им имена вроде “вирус”. Целостное единство организма основано на том, что у его генов один общий выход, а значит, общие ожидания и даже “надежды” на будущее.
Гены двуустки и гены улитки благоприятствуют разным оптимумам толщины раковины улитки. Гены улитки более “заинтересованы” в размножении улитки, а гены двуустки более “заинтересованы” в выживании улитки. Гены двуустки могли бы прийти в согласие с генами улитки, только если их пропагулы совершали бы путешествие в следующее поколение в сперматозоидах или яйцеклетках “своей” улитки. Если бы у бактерий не было другого пути в будущее, кроме как забраться в яйцеклетки хозяйки, а значит, в тела исключительно ее потомков, то гены бактерий и хозяев подвергались бы практически идентичному давлению естественного отбора. И те, и другие “хотели” бы, не только чтобы хозяйка выжила, но и чтобы она построила гнездо, привлекла партнера, отпугнула яйцекрадов, выкормила детенышей и даже заботилась о внуках. Такой паразит уже не заслуживал бы своего названия. Его гены бы эволюционировали, войдя в столь тесную связь с генами хозяина, что его идентичность слилась бы с хозяйской, и осталась бы лишь улыбка Чеширского кота, напоминающая о паразитическом происхождении. Митохондрии (те самые жизненно важные тельца, выделяющие энергию, которые во множестве роятся во всех клетках наших тел) начинали свой путь как бактерии-безбилетники, но они стали полноправными пассажирами: путь к выходу у них стал общим со всеми остальными генами кооператива – через яйцеклетки носителя. Чеширская улыбка митохондрий (я взял это сравнение у профессора Дэвида Смита, с которым мы когда-то вместе работали в Оксфорде) была столь неуловима, что мы только недавно заметили их бактериальное происхождение. Они сотрудничают с нами, а не борются, потому что у нас с ними общие не только крупные носители, которые мы зовем телами (общие они у нас и со многими враждебными паразитами), но и, главное, мини-носители, яйцеклетки, которые в данном гипотетическом случае переносят их из тела в тело. Исходя из логики расширенного фенотипа, напрашивается вывод, который звучит абсурдно: все наши гены, все наши “собственные” гены, все наши собственные гены можно рассматривать как гигантскую колонию вирусов, дружественных вирусов, которые отличаются от враждебных только тем, что их ожидаемый путь в будущее – не через чих, кашель, дыхание или экскременты, но “законным” путем, через яйцеклетки или сперматозоиды, напрямую в потомков нынешнего хозяина.
Наши “собственные” гены, “дружественные вирусы” можно считать полноправными пассажирами в носителе, а вирусы гриппа или ветрянки – безбилетниками-“зайцами”. На самом глубинном уровне разница между ними сводится к пути выхода из носителя. В этом основная мысль “Расширенного фенотипа”, и это был бы мой самый веский довод у райских врат. Если задуматься, это кажется практически очевидным, но, по-моему, никто раньше этого так не формулировал.
Отголоски “Расширенного фенотипа”