Расплетая радугу: наука, заблуждения и тяга к чудесам
Шрифт:
Насколько мы знаем, гены конкретного верблюда могли бы хорошо сотрудничать с генами конкретного гепарда. Но от них никогда этого не требуется. По-видимому, гены млекопитающего будут лучше в сотрудничестве с другими генами млекопитающего, чем с генами птицы. Но это предположение так и останется гипотетическим, потому что одной из особенностей жизни на нашей планете является то, что, за исключением генной инженерии, гены перемешиваются только в пределах вида. Мы можем проверить смягченные версии таких предположений, рассматривая гибриды. Гибриды между различными видами, если они существуют вообще, зачастую выживают не так хорошо или менее плодовиты, чем чистокровные особи. По крайней мере, частично причина этого в несовместимости между их генами. Гены вида А, которые хорошо работают на генетическом фоне или при «климате» других генов вида А, не работают, будучи перенесенными в вид B, и наоборот. Подобные эффекты иногда просматриваются, когда гибридизируют разновидности или расы в пределах одного вида.
Впервые я понял это, слушая лекции покойного Эдмунда Форда, легендарного Оксфордского эстета и эксцентричного основателя теперь заброшенной школы Экологических Генетиков. Большинство исследований
Похоже, происходит вот что. Ген curtisii сам по себе не кодирует формулу цветного пигмента, благодаря которому мы различаем моль, и доминантность не является свойством самого гена. Вместо этого, как любой другой ген, о гене curtisii следует думать как об имеющим его влияние только в окружении набора других генов, некоторые из которых он «запускает». Этот набор других генов — часть того, что я имею в виду под «генетическим фоном» или «генетическим климатом». Теоретически любой ген мог бы поэтому проявлять совершенно различные эффекты на различных островах в присутствии различного окружения из других генов. В случае желтой ленточницы Форда, дело немного сложнее, и весьма полезно для просвещения. Ген curtisii — это «ген-переключатель», оказывающий действие, похожее на один тот же эффект и на Барру, и на Оркни, но он достигает этого, включая различные наборы генов на различных островах. Мы замечаем это, только когда скрещиваем эти две популяции между собой. Ген-переключатель curtisii оказывается в генетическом климате, который не является ни климатом первой, ни второй. Смесь генов Барры и Оркни, и цветной узор, который мог быть создан любым из этих наборов по отдельности, нарушается.
Интересно здесь то, что и комбинация Барры, и комбинация Оркни может собрать этот цветной узор. Существует два или более способа достичь одного и того же результата. Оба они задействуют кооперирующиеся наборы генов, но это — два различных набора, и представители каждого набора не кооперируются как следует с представителями другого. Я беру это в качестве модели того, что часто происходит среди действующих генов в любом генофонде. В «Эгоистичном гене» я использовал аналогию с гребцами. Команда из восьми гребцов должна быть хорошо скоординирована. От восьмерых мужчин, тренировавшихся вместе, можно ожидать, что они будут хорошо работать вместе. Но если смешать четырех мужчин из одной команды с четырьмя из другой, столь же хорошей команды, ничего не выйдет: их гребля расстроится. Это похоже на перемешивание двух наборов генов, которые работали хорошо, когда каждый был со своими прежними компаньонами, но чья координация нарушается, когда каждого из них поместили в чужой генетический климат, создаваемый другими.
Теперь, в этом месте многих биологов заносит и они говорят, что естественный отбор должен работать на уровне всей команды как единого целого, всего набора генов или всего отдельного организма. Они правы, что отдельный организм является очень важной единицей в иерархии жизни. И он действительно демонстрирует унитарные качества. (Это верно в меньшей степени для растений, чем для животных, имеющих обычно неподвижный набор частей, аккуратно упакованных в оболочку кожи с дискретной, унитарной формой. Для отдельных растений часто тяжелее определить границы, так как они раскидываются и вегетативно размножаются через луга и подлесок.) Но каким бы унитарным и дискретным отдельный волк или, скажем, буйвол ни был, эта сборка временная, и она уникальна. Успешные буйволы не копируют себя по всему миру в виде многократных копий, они копируют свои гены. Истинная единица естественного отбора должна быть единицей, относительно которой вы можете сказать, что у нее есть частота. У нее есть частота, которая повышается, когда ее тип успешен, и понижается, когда он терпит неудачу. Это то самое, что можно сказать о генах в генофонде. Но этого нельзя сказать об отдельном буйволе. Успешный буйвол не становятся более частым. Каждый буйвол уникален. Он существует в единственном числе. Вы можете охарактеризовать буйвола как успешного, если частота его генов увеличивается в будущих поселениях. Фельдмаршал Монтгомери, не самый скромный из мужчин, говорят, однажды заметил: «И так, сказал Бог (и я с Ним согласен)…» Я чувствовал себя почти так же, когда читал о соглашении Бога с Авраамом. Он не обещал Аврааму вечную жизнь как человеку (хотя Аврааму в то время было всего лишь 99, желторотый юнец по стандартам книги Бытия). Но он пообещал ему кое-что другое.
И поставлю завет Мой между Мною и тобою, и весьма, весьма размножу тебя… и ты будешь отцом множества народов… И весьма, весьма распложу тебя, и произведу от тебя народы, и цари произойдут от тебя.
Аврааму не осталось сомневаться, что будущее за его семенем, а не за его личностью. Бог сознавал свой дарвинизм.
Резюмируя, обращаю ваше внимание, что гены, при всем том, что они являются отдельными единицами, отобранными естественным отбором в дарвинистском процессе, весьма кооперативны. Отбор благоприятствует или не благоприятствует отдельным генам по способности выживать в их окружающей среде, но самая важная часть той окружающей среды — генетический климат, образуемый другими генами. Результат в том, что кооперирующиеся наборы генов объединяются в генофонды. Отдельные тела столь унитарны и слажены не потому, что естественный отбор выбирает их как единое целое, а потому что они построены генами, которые были отобраны так, чтобы сотрудничать с другими участниками генофонда. Они кооперируются особым образом в предприятии по построению тел особей. Но это анархичный вид кооперации, «каждый ген сам за себя».
На самом деле сотрудничество нарушается всякий раз, когда появляется случай, как у так называемых генов-«нарушителей сегрегации хромосом». У мышей есть ген, известных как t ген. В двойной дозе t вызывает бесплодие или смерть, и против него должен действовать сильный естественный отбор. Но в единственном числе у самцов он оказывает очень странный эффект. Обычно каждая копия гена должна оказаться в 50 процентах сперматозоидов, создаваемых самцом. У меня карие глаза, как у матери, но у моего отца голубые, таким образом я знаю, что являюсь носителем одной копии гена голубых глаз, и 50 процентов моих сперматозоидов несут ген голубоглазости. У самцов мышей t не ведет себя так порядочно. Больше 90 процентов сперматозоидов самца-носителя содержат t. Искажает выработку сперматозоидов — вот что делает t ген. Это его аналог создания карих глаз или вьющихся волос. И можно понять, что, несмотря на летальность в двойной дозе, как только t возникает в популяции мышей, он будет иметь тенденцию распространяться из-за своего огромного успеха в попадании в сперматозоиды. Предполагается, что массовое появление t возникает в диких популяциях мышей, распространяясь как своего рода популяционный рак, и, в конечном счете, приводит местную популяцию к вымиранию, t является иллюстрацией того, что может случиться, когда кооперация среди генов нарушается. «Исключение, доказывающее правило» — часто довольно глупое выражение, но это тот редкий случай, когда оно уместно.
Повторю, основные наборы сотрудничающих генов — это целые генофонды видов. Гены гепарда кооперируются с генами гепарда, но не с генами верблюда, и наоборот. И не потому что гены гепарда, даже в самом поэтическом смысле, видят какую-то пользу в сохранении вида гепарда. Они работают, не чтобы спасти гепарда от вымирания, как своеобразный молекулярный Всемирный фонд защиты дикой природы. Они просто выживают в своей окружающей среде, а их окружающая среда в значительной степени состоит из других генов генофонда гепарда. Поэтому способность кооперироваться с другими генами гепарда (но не с генами верблюда или генами трески) — среди главных качеств, которые оказываются в преимущестсве в борьбе между конкурирующими генами гепарда. Точно так же как в арктическом климате гены устойчивости к холоду становятся преобладающими, так и в генофонде гепарда преобладают гены, приспособленные процветать в климате других генов гепарда. С точки зрения каждого отдельного гена, другие гены в его генофонде являются лишь одним из аспектов погоды.
Уровень, на котором гены образуют «погоду» друг для друга, главным образом зарыт в клеточной химии. Гены кодируют производство ферментов — молекул белка, работающих как автоматизированные инструменты, производя в большом количестве один определенный компонент в химической поточной линии. Есть альтернативные химические пути добиться одного и того же результата, что означает альтернативные поточные линии. Возможно, не имеет большого значения, какая из двух поточных линий принята на вооружение, пока клетка не делает попытку принять обе сразу. Любая из этих двух поточных линий могла бы быть одинаково хороша, но промежуточные продукты, произведенные поточной линией A, не могут использоваться поточной линией B, и наоборот. Еще раз, заманчиво сказать, что вся поточная линия отобрана естественным отбором, как единое целое. Это неверно. То, что отобрано естественным отбором — это каждый отдельный ген, на фоне или в климате, обусловленном всеми другими генами. Если популяция случайно оказывается во власти генов, кодирующих все шаги, кроме одного, в поточной линии A, она создает химический климат, благоприятствующий недостающему гену шага А. И наоборот, уже существующий климат генов B благоприятствует генам B, больше чем генам А. Мы не говорим о том, что «лучше», как если бы было некоторое соревнование между поточной линией A и поточной линией B. Мы говорим, что хороша любая из них, но их смесь неустойчива. Популяция имеет два альтернативных устойчивых климата взаимно кооперирующихся генов, и естественный отбор будет стремиться направить популяцию к тому из двух устойчивых состояний, к которому она наиболее близка.
И не обязательно мы говорим о биохимии. Мы можем использовать метафору генетического климата на уровне органов и поведения. Гепард представляет собой красиво интегрированный смертоносный механизм, оснащенный длинными, мускулистыми ногами и гибким, пружинящим позвоночником, чтобы догнать добычу, мощными челюстями и кинжальными зубами, чтобы нанести ей удар, направленными вперед глазами, чтобы нацелиться на нее, коротким кишечником с соответствующими ферментами, чтобы ее переварить, мозгом, в который была предварительно загружена программа поведения хищника, и рядом других особенностей, которые делают его типичным охотником. С другой стороны гонки вооружений, антилопы столь же хорошо оборудованы, чтобы поедать растения и избегать быть пойманными хищниками. Длинный кишечник, усложненный глухими тупиками, наполненными переваривающими целлюлозу бактериями, сочетается с плоскими перемалывающими зубами, с мозгом, предварительно запрограммированным на тревогу и быстрое бегство, с изящно маскирующей, покрытой пятнами шкурой. Это два альтернативных способа жизнедеятельности. Ни один явно не лучше другого, но любой лучше, чем ненадежный компромисс: кишечник хищника, объединенный, скажем, с зубами травоядного, или инстинкты преследования хищника, объединенные с пищеварительными ферментами травоядного.