Рассказ предка. Паломничество к истокам жизни
Шрифт:
“Двукратная стоимость” пола – отправная точка теорий Мейнарда Смита, Уильямса, Гамильтона и ученых помоложе. Повсеместное распространение самцов, не выполняющих отцовские обязанности, говорит о том, что у генетической рекомбинации должны быть существенные эволюционные преимущества. Не так сложно придумать, какими они могут быть в качественном выражении – на этот счет есть множество теорий. Гораздо труднее найти преимущество, которое бы перевешивало двукратную стоимость в количественном отношении.
Чтобы рассказать обо всех теориях, понадобилась бы целая книга – и кстати, несколько книг этой проблеме уже посвящено, включая фундаментальные работы Уильямса и Мейнарда Смита, а также превосходную книгу Грэма Белла “Шедевр природы”. И все же окончательного вердикта нет. На эту тему Мэтт Ридли написал хорошую научно-популярную книгу “Черная королева”. Несмотря на то, что Ридли явно отдает предпочтение теории Гамильтона (согласно которой половое размножение выступает в качестве непрерывной гонки вооружений против паразитов), он не забывает и о других объяснениях.
А сейчас поговорим о недооцененных последствиях изобретения полового размножения. Подумайте о том, что представляет собой эволюция в случае бделлоидной коловратки и насколько сильно отличается от привычной нам эволюция 360 ее видов. Мы привыкли думать, что половое размножение усиливает разнообразие. В некотором смысле так и есть: именно это лежит в основе большинства теорий, объясняющих, как половое размножение компенсирует свою двукратную стоимость. Однако парадоксальным образом половое размножение имеет и обратный (на первый взгляд) эффект. Обычно половое размножение служит своего рода барьером для эволюционной дивергенции. Частный случай этого явления стал темой исследований Марка Уэлча и Мезелсона. В популяции, например, мышей движение в каком-либо перспективном эволюционном направлении сдерживается поглощающим эффектом рекомбинации. Гены предприимчивой особи поглощаются инертной массой генофонда. Вот почему географическая изоляция (горная цепь или труднопреодолимая водная преграда) так важна для видообразования.
Представьте, насколько сильно выбивается из этой схемы эволюция бделлоидных коловраток. Генофонд не тянет их к норме – у них просто нет генофонда. Сама идея генофонда не имеет смысла без полового размножения. “Генофонд” (gene pool) – очень удачное название, потому что гены в популяции постоянно перемешиваются и рассеиваются, как вещество, растворенное в жидкости. Если прибавить параметр времени, то генный “пруд” станет рекой, текущей по долине геологического времени (эту аналогию я развил в книге “Река, текущая из рая”). И именно связывающий эффект полового размножения направляет вид в определенное эволюционное русло. Без полового размножения не существовало бы переноса. Вместо этого мы наблюдали бы нечто вроде диффузии газа.
В популяциях бделлоидных коловраток предположительно существует естественный отбор, однако скорее всего не такой, как в остальном животном мире. Там, где существует рекомбинация генов, естественный отбор приводит к образованию генофонда. Хорошие гены помогают своим носителям выживать. Плохие гены, напротив, приводят своих носителей к гибели. У животных с половым размножением отбор проявляется в смерти и размножении, однако в долгосрочной перспективе последствия отбора заключаются в изменении статистического распределения генов в генофонде. Поэтому, как я уже сказал, результатом действия естественного отбора является генофонд.
Более того, гены отбираются на основе их способности сотрудничать с другими генами при построении организма. Вот почему организмы приспособлены к выживанию. Учитывая наличие полового размножения, можно сказать, что гены постоянно подвергаются испытаниям на разном генетическом фоне. В каждом поколении ген оказывается в окружении нового коллектива – других генов, с которыми он делит тело. Гены, которые оказываются хорошими компаньонами и эффективно сотрудничают с коллегами, чаще оказываются в команде победителей – то есть в теле успешной особи, которая передаст их потомкам. Гены, не способные к сотрудничеству, обычно оказываются среди проигравших – то есть в телах особей, которые погибают, не оставив потомства.
Набор генов, с которыми ген непосредственно должен сотрудничать, представлен теми генами, с какими он делит организм. В долгосрочной перспективе набор генов, с которыми он должен кооперироваться, представлен всеми генами генофонда, потому что он будет неоднократно встречаться с ними, перемещаясь из тела в тело по мере смены поколений. Вот почему я говорю, что естественный отбор формирует генофонд вида. На первый взгляд, естественный отбор представляет собой избирательное выживание и размножение особей, каждая из которых является одной из множества комбинаций генов генофонда. Однако этого нельзя сказать о бделлоидных коловратках. У них естественный отбор не формирует генофонд, поскольку генофонда у них нет. У бделлоидной коловратки есть просто один большой ген.
Я не рассказывал здесь о теориях, объясняющих преимущества полового размножения и его возникновение. Но если я захотел бы изложить такую теорию или всерьез занялся “неким важным аспектом этой ситуации”, я начал бы примерно с этого. Я снова и снова слушал бы “Рассказ Коловратки”. Эти крошечные обитатели луж и болот, возможно, знают ответ на загадку эволюции. Чем плохо бесполое размножение, если бделлоидные коловратки миллионы лет его практикуют? И если для них это нормально, почему остальные живут по-другому, продолжая платить по двойному тарифу за половое размножение?
Рассказ Усоногого рака
Когда я учился в школе-интернате, иногда приходилось извиняться перед воспитателем за опоздание к обеду: “Извините, сэр! Я опоздал: репетиция оркестра” или что-нибудь в этом духе. В тех случаях, когда достойного оправдания не было, мы бормотали себе под нос: “Извините, сэр! Усоногие раки”. Воспитатель добродушно кивал. Не знаю, интересовало ли его на самом деле, чем мы занимались вне уроков. Возможно, нас вдохновлял пример Дарвина, который несколько лет с таким увлечением изучал усоногих раков, что его дети, будучи в гостях у друзей, спрашивали тех с невинным удивлением: “А где ваш папа занимается усоногими раками?”
Несмотря на свой необычный облик, усоногие раки относятся к ракообразным. Если заглянуть в раковины, мы увидим деформированных креветок, лежащих на спине и дрыгающих ножками. На ножках у них перистые гребешки или корзинки, которыми они отфильтровывают из воды частицы пищи. То же самое делают морские уточки, однако они не прячутся в конической раковине, а сидят на конце крепкой ножки. Названием они обязаны тому, что ученые не всегда понимали их истинную природу. Их фильтрующие “перья” придают им облик птенца в яйце. В те времена, когда люди еще верили в самозарождение жизни, бытовало поверье, что из морских уточек (goose barnacles) вылупляются гуси, точнее белощекие казарки (Branta leucopsis).