Огарок во тьме. Моя жизнь в науке
Шрифт:
Идея гонки вооружений между организмом и его раком ведет к занимательным размышлениям. Рак – это паразит, причем особенно коварный: его клетки практически (но, что важно, не полностью) идентичны клеткам хозяев. Организму (и медицинской терапии) намного легче различить “посторонних” паразитов вроде глистов и бактерий. За много поколений, во многих схватках с разнообразными формами рака оттачиваются “навыки” распознавания клеток, подозреваемых в “раковости”. И, как и в любой гонке вооружений, необходимо найти баланс между излишним избеганием рисков (когда видишь опасность там, где ее нет) и излишней расслабленностью (когда не видишь опасность там, где она действительно есть). Это сродни дилемме пасущейся антилопы: она слышит шорох высокой травы и должна решить – это хищник или всего лишь ветер. Пугливая антилопа, которая подскакивает от каждого шороха, недоедает, потому что каждый раз отрывается от кормежки, чтобы убегать. Расслабленная антилопа, которая продолжает пастись, когда другие убежали бы, рискует оказаться в пасти леопарда. Естественный отбор генов антилопы останавливается на тщательно продуманном балансе
Эвальды добавили к этому анализу оригинальный ход – внесли туда концепцию расширенного фенотипа. Опухоль живет и развивается в микросреде, заданной окружающими клетками организма. Злокачественные хитрости, которые развиваются у опухолевых клеток в ходе внутрителесного естественного отбора, в основном состоят из воздействий на микросреду. Например, опухолевым клеткам не меньше, чем другим, – а может быть, и больше – нужен приток крови, который кормит их и снабжает кислородом. Гены бобра воздействуют на его поведение и создают расширенный фенотип, который запруживает ручей, чтобы получилось озеро; так же и мутировавшие и эволюционирующие гены в опухоли создают расширенный фенотип – усиленный приток крови к опухоли. Клетки увеличенных или отклонившихся кровеносных сосудов – сами по себе не раковые. Раковые клетки ими управляют, а поскольку это истинное дарвиновское приспособление (для выгоды рака, а не организма), изменения кровотока составляют истинный расширенный фенотип мутантных генов в опухоли.
Эвальды в своей статье в полной мере используют терминологию “расширенного фенотипа”, и я счастлив, что они нашли эту концепцию полезной.
Пределы совершенства
В 1979 году Джон Мэйнард Смит организовал в Королевском обществе конференцию “Эволюция адаптаций путем естественного отбора”. Мы с Джоном Кребсом оба были приглашены сделать доклады, и мы решили объединить усилия – сделать общий доклад на тему “Эволюционная гонка вооружений”. Мы уже пробовали работать вместе, и у нас отлично получалось: в 1978 году мы написали статью “Сигналы животных: информация или манипуляция?” (см. стр. 378). Я считаю Джона своим братом по разуму, хотя в последнее время мы редко видимся. Нас всегда смешили одни и те же нелепости, и объяснений нам не требовалось. Когда он, поработав за границей, вернулся на оксфордскую кафедру зоологии и распаковывал вещи, он наткнулся на полезный предмет, который напомнил ему обо мне: “Ричард, если вам когда-нибудь понадобится фальшивая борода… ” Было ли это пророчеством? Кто знает, может быть, тот день еще настанет. С Джоном – как и с моей сестрой Сарой – я всегда могу рассчитывать на то, что в его прошлом были те же смешные книжки и стишки: мы играючи подхватываем отсылки друг у друга. Он чуть младше меня, но заслуженно получил членство в Королевском обществе задолго до меня. В отличие от меня, он способен иметь дело с университетской политикой и государственными органами – а одновременно с этим выдавать блестящие научные результаты. Он был посвящен в рыцари, стал главой Британского управления по стандартизации продуктов питания, а теперь член палаты лордов и глава прекрасного старого оксфордского колледжа Иисуса.
Вступление к нашей статье о гонке вооружений, с которой мы выступили на конференции Королевского общества в 1979 году, задавало тон так:
Гонка между лисами и зайцами происходит на двух планах. Когда конкретная лиса бежит за конкретным зайцем, гонка происходит во временном масштабе действий отдельных особей. Это индивидуальная гонка: так подводная лодка гонится за кораблем, который пытается затопить. Но идет и другая гонка, в других масштабах. Проектировщики подводных лодок учатся на ошибках прошлого. Технологии развиваются, новые подлодки получают новые возможности обнаруживать и уничтожать корабли, а новые корабли лучше оснащены для сопротивления подводным лодкам. Подобным образом в масштабах эволюции у лис могли развиться новые приспособления, чтобы ловить зайцев, а у зайцев – чтобы убегать от лис.
Мы расположили примеры по четырем квадрантам: межвидовые гонки против внутривидовых (хищник/добыча против конкуренции между самцами) и симметричные гонки против асимметричных (конкуренция между самцами против конфликта отцов и детей). Мы рассмотрели, как эти гонки заканчиваются – “победой” одной из сторон или достижением некоторого равновесия. Вдохновленные басней Эзопа, мы сформулировали принцип “жизнь/ужин” как возможную причину “победы” в гонке вооружений: заяц бежит быстрее лисы, потому что заяц спасает свою жизнь, а лиса всего лишь добывает ужин. Цена ошибки для двух участников гонки асимметрична. Эту асимметрию можно рассмотреть с экономической точки зрения. И заяц, и лиса бежали бы со скоростью “Мазерати”, если бы могли, но это потребовало бы значительных затрат. За быстрый бег пришлось бы расплачиваться в других областях экономики организма. Принцип “жизнь/ужин” дает зайцу дополнительный стимул перенаправлять ценные ресурсы в скорость бега.
Похожая асимметрия возникает и при “эффекте редкого врага”. Каждому из предков кукушки удалось обхитрить приемного родителя, а многие предки приемного родителя ни разу в жизни не сталкивались с кукушкой. Цена ошибки для кукушки выше, чем для хозяина, поэтому кукушки, чьи предки выжили в условиях более жесткой гонки, лучше вооружены для будущих столкновений. Концепция гонки вооружений оказалась невероятно полезной и проникла во многие мои книги. Мой друг Ник Дэвис, зоолог из Кембриджа, которого вместе с Джоном Кребсом можно справедливо назвать сооснователем современной поведенческой экологии, творчески применил концепцию гонки вооружений в своем каноническом труде о кукушках [138] .
138
Ник Дэвис – ведущий современный специалист по этим замечательным птицам.
См., например, его книгу 2015 года “Кукушки: прирожденные мошенники” (Cuckoo: Cheating hy Nature). – Прим. автора.
Пожалуй, самая переоцененная работа в моей области исследований, если не во всей биологии, была впервые представлена на той же конференции Королевского общества: “Критика адаптационистской программы” С. Дж. Гулда и Р. Ч. Левонтина, 1979. Левонтин и Гулд были альфа-самцами научной области, могущественными главарями кампании 1970-х (см. стр. 117) против Эдварда Уилсона (который, к счастью, мог постоять за себя). Издевательский тон сохранился и в их выступлении на конференции Королевского общества в 1979 году. Левонтин отсутствовал, так что доклад делал Гулд, и он превзошел самого себя в ехидстве: он трудился ради гогота с галерки и загадочным образом оставлял без внимания то, что его главный тезис был кардинально подорван продуманным и тщательно составленным докладом “Сопоставление и приспособление”, который в тот же день, чуть ранее, представили Тим Клаттон-Брок и Пол Харви. Вероятно, то, что Гулд не сумел учесть аргументы Клаттона-Брока и Харви, можно оправдать тем, что у него почти не было времени внести изменения в свой доклад. Но он мог хотя бы проявить вежливость – упомянуть их и приглушить язвительный тон.
Спор был о том, верно ли предполагать, рассматривая некоторую черту животного, что она была сформирована естественным отбором – то есть всегда ли это “адаптация”? Нападки Гулда и Левонтина на этот мнимый “адаптационизм” (выражение, придуманное Левонтиным) направлены на соломенное чучело, на второсортную биологию – совсем не на то, что можно было бы назвать “продуманным адаптационизмом”. Клаттон-Брок и Харви дискредитировали нападки Гулда – Левонтина: они продемонстрировали сложные количественные методы проверки гипотез адаптации с истинной научной строгостью. Эти методы – в основном статистические разновидности сравнительного метода – стремительно развивались в последующие годы: над ними работали как сами Клаттон-Брок и Харви, так и другие, в том числе мой бывший студент Марк Ридли и, позже, группа исследователей из Оксфорда, которых взрастил Пол Харви за годы успешной работы профессором зоологии.
Уверен, что подвергнусь критике как ярый “адаптационист”, но моим основным печатным вкладом в этот спор была работа под названием “Пределы совершенства”, одна из глав книги “Расширенный фенотип”. Продуманный, а не соломенный адаптационизм (под другим именем) в мои студенческие времена имел большое влияние среди оксфордских зоологов. Его поддерживали мой собственный учитель Нико Тинберген и школа Э.Б. Форда: Форд был основателем экологической генетики и преданным последователем сэра Рональда Фишера, феноменального изобретателя и новатора в областях статистики и популяционной генетики. Форд был столь придирчивым эстетом, что трудно вообразить, как он работал в поле, но вместе со множеством талантливых коллег, среди которых Бернард Кеттлуэлл, Артур Кейн и Филип Шеппард, он все же отправлялся в леса и поля, чтобы измерять давление естественного отбора в природе. Вместе с параллельно действующей школой американских генетиков под предводительством Феодосия Добржанского (у которого учился Левонтин) они собрали образцы бабочек, мотыльков и улиток и обнаружили нечто весьма неожиданное. Давление отбора в дикой природе сильнее, чем можно было ожидать. Различия, которые казались пустяковыми, весьма значительно отражались на дифференциальной смертности.
Я уже упоминал книгу “Причина всего” Марека Кона – яркий групповой портрет “британской школы” специалистов по естественному отбору. Кон справедливо замечает, что Форд оставил после себя “атмосферу бескомпромиссного соревнования, которая окутывала оксфордских зоологов, и легенду, над которой он трудился столь же тщательно, как над своими чешуекрылыми”. В эту легенду входила и доведенная до предела мизогиния. Мириам Ротшильд (см. стр. 242–245) составляла единственное почетное исключение – возможно, потому, что была в буквальном смысле “достопочтенной”, то есть дочерью лорда, – а Форд был сноб. Лично я встречался с ним лишь однажды, хотя ходил на все его лекции и часто видел его на кафедре: в перерывах на кофе он прокладывал себе путь сквозь толчею черни, вытянув руку вперед. Кофе он называл “какао”, отказываясь признавать существование “Нескафе” – примерно так же, как предпочитал не признавать собак, называя их “кисками”. (Кон рассказывает, как Форд однажды ошарашил некую собачницу озабоченными расспросами о ее киске.) Единственный раз, когда мы встретились в непринужденной обстановке, его пронизывающий, даже коварный, взгляд заставил меня усомниться в искренности его эксцентричных жестов. С другой стороны, рассказывают (рассказ, кажется, идет от Филипа Шеппарда), что его видели ночью в лесу Уайтем [139] : он проверял ловушки для мотыльков, размахивая фонарем и восклицая: “Я – свет мира”.
139
Лес к западу от Оксфорда, в котором проводится множество исследований.