Карл Циммер - Эволюция: Триумф идеи
В определенных условиях вырастить и воспитать детей не менее важно для репродуктивного успеха, чем найти партнера. Если самец навозного жука умудрится спариться с тысячей самок, но все его дети погибнут через неделю после появления из яиц, это будет означать, что все его сексуальные победы оказались — в эволюционном смысле — напрасными. У многих видов животных отец и мать вместе растят и воспитывают детенышей. Но и здесь возможен конфликт интересов, опасный для семейных уз. Самцы, которые тратят свое время на воспитание детенышей другого самца, имеют меньше шансов передать потомству собственные гены. В результате самцы некоторых видов научились распознавать обман со стороны своих партнерш. Эндрю Диксон из Лестерского университета наблюдал, как много заботы о птенцах проявляют самцы камышовой овсянки, как они вместе с самкой кормят и защищают малышей. Диксон взял у птиц образцы ДНК и выяснил интересный факт: чем меньше птенцов в гнезде реально принадлежит отцу семейства, тем меньше усилий он прилагает и тем меньше пищи приносит в гнездо.
Однако у многих видов, от мышей до тонкотелых обезьян и дельфинов, самцы не просто игнорируют молодняк, который не принадлежит им генетически. Иногда дело доходит до смертоубийства. Особенно хорошо такое неприятное поведение изучено у львов. Львиный прайд состоит из десятка-другого львиц с львятами и нескольких — до четырех — самцов. Когда львята-самцы подрастают, взрослые самцы изгоняют их из прайда. Молодые львы вместе с другими изгоями ищут прайд, где самцы показались бы им слабыми. Они дерутся с местными львами и, если те признают их силу и убегут, сами становятся владыками прайда. В этот момент львятам прайда угрожает серьезная опасность: очень велика вероятность, что новые самцы просто возьмут их в зубы и задавят насмерть. Из всех львят, которые погибают в первый год жизни, каждого четвертого убивают взрослые львы.
То, что нам, людям, представляется жестокостью, на самом деле всего лишь очередная иллюстрация принципов эволюционной логики. По крайней мере так утверждают многие зоологи. Конечная цель молодого льва, захватывающего чужой гарем, — стать отцом собственных детенышей. Но пока львица выкармливает львят, у нее не бывает течки, поэтому присутствие львят в прайде означает, что новому владыке придется ждать, возможно, несколько месяцев, прежде чем он сможет спариться с их матерями. Учитывая, что господство его может оказаться недолгим и уже через год-другой его самого изгонят из прайда молодые сильные соперники — а его львят скорее всего убьют, если они не успеют вырасти к этому моменту, — можно понять, что льву просто некогда играть роль доброго отчима.
Львицы стараются, как могут, защитить своих детенышей. Едва заслышав рев чужих самцов, они встают, начинают рычать и собираются вместе, не желая сдаваться без боя. Чем больше львиц вступится за детеныша, тем больше у него шансов уцелеть. Может быть, львицы собираются в прайд именно поэтому — в надежде выстоять и не дать совершиться детоубийству.
Но львицам далеко не всегда удается защитить своих малышей. Новые самцы, захватив гарем, спешат как можно быстрее обзавестись собственным потомством. После того как самец избавился от чужих львят, у львицы начинается течка; она становится сексуально ненасытной. Доминантный самец прайда покрывает течную львицу чуть ли не сто раз в день. Его сил хватает дня на два; затем приходит черед субдоминантных самцов, которые занимаются тем же самым еще несколько дней. Через четыре месяца у львицы рождаются львята, но вопрос биологического отцовства навсегда остается открытым. Может быть, именно этим объясняется тот факт, что львы-самцы никогда не убивают львят в собственном прайде. Всегда есть шанс убить родного детеныша — катастрофа с точки зрения эволюционного наследия.
В 1970-е гг., когда появились первые сообщения о детоубийстве среди животных, многие исследователи встретили их скептически. Они говорили, что такая жестокость со стороны самцов — наверняка патология. Кроме того, откуда самцу знать, кто из детенышей его, а кто не его? Но сообщения продолжали поступать. Стивен Эмлен, орнитолог Корнеллского университета, придумал весьма элегантный способ проверить гипотезы, связанные с детоубийством. В 1987 г. он изучал якан — панамских птиц, у которых, как у морской иглы, мужской и женский пол отчасти поменялись ролями. Самец яканы высиживает яйца и выкармливает птенцов, тогда как самка следит за порядком на своей территории, спаривается с самцами и отгоняет чужих самок. Иногда происходит наоборот: пришелица прогоняет местную самку и наследует ее самцов.
Эмлен рассудил, что если льву-самцу выгодно убивать чужих львят, то самке якана, захватившей чужой гарем, тоже выгодно избавиться от чужих птенцов. Эмлену нужно было добыть несколько якан для анализа ДНК, и он решил подстрелить двух самок, партнеры которых в тот момент выкармливали новорожденных птенцов. Вечером он убил одну из самок, и к утру на ее территории уже хозяйничала новая самка; она клевала птенцов и била их об землю, пока не прикончила. Самец беспомощно смотрел на это безобразие. Через несколько часов новая самка уже домогалась этого самца, и он покрыл ее. Вечером Эмлен подстрелил вторую намеченную самку, и на следующее утро сцена убийства птенцов повторилась в точности.
«Если рассматривать все это с точки зрения особи, которая стремится передать свои гены следующему поколению, — говорит Эмлен, — это оправданно, хотя и отвратительно».
Все на благо генаЛьвы-детоубийцы, ласточки-изменницы, вьюрки, способные менять соотношение полов в потомстве… Можно подумать, что жизнь животных представляет собой сплошной сексуальный эгоизм. Но ведь известно немало случаев, когда в результате эволюции возникли животные, которые совершенно отказались от борьбы за сексуальное первенство.
Этот парадокс очень заинтересовал Уильяма Гамильтона, особенно в применении к пчелам и другим социальным насекомым. Как известно, в пчелином улье живет одна царица, несколько самцов и от 20 000 до 40 000 рабочих самок. Рабочие пчелы размножаться не способны; они проводят жизнь за сбором нектара, содержат улей в порядке и кормят личинок царицы. Они всегда готовы защитить родной улей от чужаков даже ценой собственной жизни. С точки зрения эволюции такое поведение кажется массовым самоубийством.
Но Гамильтон предположил, что благодаря генетическим особенностям медоносной пчелы и родственных ей видов насекомых случается, что на самом деле бесполые самки работают на благо рода и защищают долгосрочные интересы своих генов. Пчеломатка производит сыновей и дочерей совершенно по-разному. Самцы вырастают из неоплодотворенных яиц, которые начинают делиться и развиваются во взрослых насекомых без всякой спермы. Поскольку неоплодотворенные яйца не получают отцовской ДНК, самцы пчел имеют лишь по одной копии каждого гена. С другой стороны, царица спаривается с одним из своих самцов-консортов и делает дочерей по принципу обычного менделевого расщепления; соответственно, самки получают по две копии каждого гена.
Таким образом, все пчелиные самки очень близки друг к другу — гораздо ближе, чем сестры у людей. Люди наследуют один из двух генов отца и один ген из соответствующей материнской пары. Шансы унаследовать тот или иной конкретный ген составляют 50%, поэтому у человеческих сестер совпадает в среднем половина генов. Но у пчел все сестры наследуют от отца совершенно одинаковые гены, ведь у самца всего один комплект и выбирать не из чего. С учетом расщепления материнской ДНК можно сказать, что у пчелиных самок одинаковы в среднем три четверти генов. Если бы пчелиная самка тоже произвела на свет дочь, она передала бы ей лишь половину своих генов; остальное молодая пчела получила бы от отца. Таким образом, любая самка медоносной пчелы имеет больше общего со своими сестрами, чем с дочерьми.
В таких обстоятельствах, утверждает Гамильтон, неудивительно, что рабочая пчела отказывается от продолжения рода, чтобы работать на благо семьи и улья. Личинки, которых она помогает выращивать, настолько близки к ней генетически, что сумеют распространить ее гены даже быстрее, чем если бы она сама спаривалась и откладывала яйца.
Одним ударом Гамильтон сумел разрешить парадокс альтруизма, который еще со времен Дарвина ставил биологов в тупик. Если эволюция состоит в конкуренции между особями за выживание и продолжение рода, помогать другим бессмысленно. Быть может, предполагали некоторые исследователи, животные поступают самоотверженно ради блага всего вида или хотя бы ради блага группы. Но подобный альтруизм попросту не выдерживал проверки и резко расходился с тем, что ученые знали о распространении генов во времени.
Гамильтон первым рассмотрел вопрос альтруизма с точки зрения гена. Возможно, альтруизм не приносит пользы особи, которая его проявляет, но возможно также, что это неплохой способ обеспечить копирование и распространение генов, принадлежащих в частности и этой особи. Альтруизм повышает приспособленность животного, но не потому, что увеличивает шансы данной особи на продолжение рода. Гамильтон назвал такую непрямую пользу альтруизма «совокупной приспособленностью».
