Карл Циммер - Паразиты: тайный мир
И если хозяин обречен на смерть, он по крайней мере может постараться обезопасить своих родичей. Рабочие шмели всю свою жизнь летают с цветка на цветок, собирают нектар и относят его в свое гнездо. Ночь они проводят в гнезде, согреваясь движениями тысяч крыл. Во время путешествия за нектаром шмель может быть атакован паразитической мухой, которая отложит в его тело яйцо. Паразит растет и созревает в теле шмеля, в тепле гнезда обмен веществ в его организме идет так быстро, что рост может завершиться всего за десять дней. Затем муха выходит из тела хозяина и может, в принципе, заразить все гнездо. И все же многим паразитическим мухам это не удается, потому что их хозяин делает нечто странное: он начинает проводить ночи вне гнезда. Оставаясь на холоде, рабочий шмель замедляет развитие паразита и продляет собственную жизнь. В результате паразит, скорее всего, не успеет завершить развитие до смерти носителя. Таким образом шмель предотвращает эпидемию в гнезде.
Но, какие бы изощренные меры против паразитов ни придумывали хозяева, паразиты всегда могут ответить контрконтрмерами. Если корова избегает навоза, чтобы держаться подальше от легочной нематоды, которая вполне может там оказаться, то паразит тоже покинет место, где лежит навоз. Упав на землю с навозом, нематода ждет света. Свет — сигнал, по которому нематода вылезает на поверхность навоза и начинает искать определенный вид грибов. Эти грибы тоже паразитируют на коровах и тоже реагируют на свет; они выпускают маленькие подпружиненные коробочки со спорами. Нащупав такую коробочку, нематода цепляется за нее и вползает на самый верх. Грибы выстреливают свои споры на шесть футов вверх и улетают прочь от навоза. Нематода взлетает со спорами, как на вертолете, и оказывается далеко от пятна — там, где у нее будет больше шансов быть съеденной коровой.
Изучая гонку вооружений между паразитами и хозяевами, можно подумать, что обе стороны способны довести друг друга до чего угодно: каждый из них так эффективно подгоняет эволюцию второго, что, казалось бы, они давно могли превратиться во всесильных полубогов и швыряться друг в друга молниями. Но гонка, конечно же, имеет пределы. Когда Крайевельд напускал своих ос на плодовых мушек, мушки всего за пять поколений достигали 60%-ной устойчивости к паразиту, но дальше все останавливалось. В последующих поколениях доля резистентных особей оставалась на уровне 60%. Но почему же эта доля не выросла до 100%, образовав расу полностью устойчивых к паразиту мушек? Борьба с паразитом стоит дорого. Производство необходимых протеинов требует энергии — энергии, которую уже невозможно будет потратить на что-то другое. Крайевельд заставил своих мушек, отобранных по признаку устойчивости к паразиту, конкурировать с обычными мушками за пищу — и выяснил, что это получается у них плохо. Его мухи росли медленнее, чем те, что были по-прежнему беззащитны перед паразитом, чаще умирали молодыми, а во взрослом состоянии были мельче. Ресурсы эволюции не бесконечны, и в определенный момент хозяевам приходится остановиться и признать, что паразиты—это жизненный факт.
• • •
Когда Дарвин начинал писать «Происхождение видов», он вовсе не ставил перед собой цель выяснить, как работает естественный отбор. Вообще, естественный отбор был для него только средством объяснить название книги. Начав ветвиться четыре миллиарда лет назад, сегодня древо жизни несет на себе раскидистую крону. Ученые выделили 1,6 млн видов, и не исключено, что это лишь видимая часть айсберга. Возможно, в действительности разнообразие видов во много раз больше. Дарвин хотел понять, как образовалось это разнообразие, но он слишком мало знал о биологии, чтобы найти ответ. Сегодня ученые лучше понимают наследственность и то, как ведут себя гены от поколения к поколению; сегодня они действительно близки к тому, чтобы понять механизм появления новых видов. Выясняется, что и здесь гонка между хозяевами и паразитами играет принципиальную роль. Именно ею, возможно, в значительной степени объясняется высокая плотность эволюционной кроны.
Новые виды рождаются в результате изоляции. Ледник может отрезать семейство мышей от остальных представителей вида, и за несколько тысяч лет мутации сделают их непохожими на других мышей; эти мыши больше не смогут спариваться с обычными. Один вид рыб может поселиться в озере, и часть особей выберет себе для питания илистое дно, а часть — чистые отмели. Каждая из групп начнет приспосабливаться к своему образу жизни, и вскоре окажется, что гибриды этих двух групп плохо приспособлены и к одной, и ко второй среде обитания. Естественный отбор разведет эти группы; они будут все меньше общаться друг с другом, пока не превратятся в отдельные виды.
Паразитическая жизнь способствует формированию новых видов. Паразиты способны адаптироваться к каждому отдельному уголку тела хозяина, будь то изгиб кишечника, сердце или мозг. Так, на жабрах рыбы может устроиться десяток видов паразитов; при этом они так точно поделят между собой зоны обитания, что не будут даже конкурировать между собой. Специализация на конкретном виде хозяев делает паразитов еще более разнообразными. Койот готов съесть практически что угодно, что бегает на четырех ногах; отчасти именно поэтому в Северной Америке обитает всего один вид койотов. В отличие от койотов и других хищников, многие паразиты находятся под жестким контролем Черной Королевы, и паразит, который готов жить в разных хозяевах, вынужден играть в игру Королевы с каждым из них, как шахматист во время сеанса одновременной игры. Но, если в результате какой-то мутации паразит окажется лучше приспособлен к конкретному хозяину, все его дальнейшие эволюционные усилия сосредоточатся именно на нем. При этом под хозяином может подразумеваться даже не целый вид: если популяция достаточно изолирована, паразиту выгодно специализироваться только на ней. Вообще, паразит настолько специализирован, что рядом с ним всегда найдется место для развития других паразитов.
По мере того как зарождаются новые виды, старые постепенно исчезают. Вид может исчезнуть, если окажется побежденным в конкурентной борьбе, если его численность упадет ниже критической или если мир вокруг начнет слишком быстро меняться. При этом нередко оказывается, что паразиты лучше свободноживущих видов способны сопротивляться вымиранию. Да, они склонны жестко приспосабливаться к хозяину, но время от времени среди них тоже возникают варианты. В любой момент может подвернуться новый хозяин, из которого получится отличный дом. Так, ленточные черви тетработрииды до сих пор с нами, живут в морских птицах топориках и серых китах, а птерозавров и ихтиозавров, в которых они жили 70 млн лет назад, давно нет. Разнообразие паразитов похоже на громадное озеро, в которое впадают обильные потоки новых видов, а вымирающих видов вытекает лишь тонкий ручеек.
С учетом всего этого стоит ли удивляться тому, что паразитов — видов паразитов — на свете так много? В мире всего около четырех тысяч видов млекопитающих, и кроме, может быть, пары видов кроликов или оленей, еще не обнаруженных в каком-нибудь темном лесу, их число уже не будет расти. А одних только ленточных червей на данный момент известно пять тысяч видов, и каждый год поступают сообщения о новых и новых. Паразитических ос двести тысяч видов. Насекомые, паразитирующие на растениях, тоже насчитывают сотни тысяч видов. Сложите их все, и получится, что большинство животных в природе — паразиты. Бесчисленные тысячи грибов, растений, простейших и бактерий тоже с гордостью носят титул паразитов.
Постепенно становится ясно, что паразиты, возможно, и хозяев своих подтолкнули к видовому разнообразию. Дело в том, что паразиты почти никогда не действуют на весь вид одинаково. Так, паразиты какого-то конкретного региона могут специализироваться только на местной популяции вида, приспособившись к местному варианту генотипа. Хозяева в ответ развиваются: но только местные хозяева, а не весь вид в целом. Именно такие «бои местного значения» были причиной примеров самой быстрой эволюции, зарегистрированных учеными: будь то моли-чехлоноски и цветы, в которые они откладывают яйца, улитки и трематоды или лен и грибок. Отбиваясь от специализированных паразитов, эти популяции хозяев генетически выделяются из своего вида.
Но это лишь один из многочисленных способов, которыми паразит может помочь своим хозяевам превратиться в новый вид. К примеру, генетические паразиты способны ускорять эволюцию своих хозяев. Вообще, чтобы эволюция имела место, гены должны вбирать в себя новые цепочки. Это может произойти при обычной мутации—достаточно случайного попадания космической частицы в молекулу ДНК или небольшого сбоя при делении клетки. Но с участием генетического паразита это может произойти быстрее. Прыгая из хромосомы в хромосому внутри одной клетки или перескакивая из одного вида в другой, паразит может втиснуться в середину нового гена. Как правило, подобное грубое вторжение порождает проблемы — точно так же, как породит проблемы случайно вставленная в середину компьютерной программы последовательность команд. Но изредка нарушение оборачивается эволюционной пользой. Разорванный ген вдруг обретает способность производить новый полезный протеин. Похоже, что когда-то случайный прыжок генетического паразита дал нам способность более эффективно бороться с паразитами. По некоторым признакам гены, отвечающие за рецепторы на Т- и В-лейкоцитах, возникли буквально на пустом месте в результате случайного вторжения генетического паразита.
