Майкл Брукс - Тринадцать вещей, в которых нет ни малейшего смысла
А что там с идеей, будто двуполые популяции быстрее приспосабливаются к изменениям окружающей среды благодаря перетасовке генов? Опять же — никаких однозначных подтверждений. Опыты с дрожжами, проделанные в 1997 году, показали, что виды двуполых дрожжей (да-да, есть дрожжи, которые размножаются половым путем) не проявляют никаких преимуществ при адаптации к изменившейся обстановке. Однако другое исследование дрожжей продемонстрировало, что секс может выигрывать, когда условия окружающей среды ухудшаются; если же положение меняется к лучшему, то популяции с разным типом воспроизводства оказываются равно успешными. Наконец в 2005 году провели еще одну серию опытов: ученые посадили двуполые и бесполые штаммы дрожжевых грибков в пробирки с минимальным запасом питательных веществ. В борьбе с голодом победили бесполые. Затем обе культуры перенесли на вытяжку из мозга мыши, имитируя щедрое разнообразие среды, и тут уже победила двуполая популяция. Правда, эти результаты опять-таки оспариваются: в 1987-м канадцы Грэм Белл и Остин Берт установили, что половое размножение не дает форы именно тем генетическим приспособлениям, какие могут оказаться особенно полезными в изменчивых условиях.
Приходится признать: выяснить нам удалось только то, что в отдельных случаях половое размножение может повысить приспособляемость, но вряд ли оно играет решающую роль — и уж точно не настолько существенную, чтобы окупить «цену вопроса».
Проблем с сексом становится еще больше, если внимательно рассмотреть мутации, которые, казалось бы, дают преимущества именно двуполым организмам. Прежде всего, только у РНК-содержащей части вирусного домена и к тому же только у высокоорганизованных эукариот, включая человека, уровень мутаций достаточно высок для того, чтобы рекомбинация могла сыграть полезную роль в «очистке» генофонда. Помимо этого существует проблема эпистаза — генного взаимодействия. Вредные мутации генома при накоплении могут взаимно усиливать или ослаблять свой эффект, однако многочисленные исследования не принесли неопровержимых доказательств прямой связи полового размножения с эпистазом.
Еще одну возможность — судя по всему, весьма правдоподобную — рассматривает гипотеза Уильяма Дональда Гамильтона о том, что дифференциация полов обусловлена явлениями паразитизма.
Гамильтон, умерший в 2000 году, был необыкновенным человеком. Не только благодаря своим научным дарованиям (в одном из некрологов его назвали «лидером соревнований за титул лучшего дарвиниста после самого Дарвина»), но и по причине редкого личного мужества. Изучая африканских муравьев, он пересек Руанду в разгар гражданской войны и побывал под арестом по обвинению в шпионаже; в другой раз он бросился в кишащие опасной живностью воды Амазонки и заткнул пальцем пробоину в лодке; в Бразилии уличные грабители пырнули его ножом за отказ раскошелиться. Прикончить бесстрашного ученого смогла лишь малярия, подхваченная им в экспедиции в джунглях Конго.
Творческий подход Гамильтона к биологии подсказал ему формулу, ныне утвердившуюся в научном обиходе: «гипотеза Черной Королевы». Он воспользовался образом из сказки Льюиса Кэрролла «Сквозь зеркало, и что там увидела Алиса», где Королева говорит Алисе:«...здесь, знаешь ли, приходится бежать со всех ног, чтобы только остаться на том же месте»[19]. Этот парадокс Гамильтон взял как иллюстрацию «гонки вооружений» между организмом и его паразитами. Хозяин эволюционирует, чтобы от них избавиться, а те — чтобы сохранить возможность пастись на прежнем носителе. Половое размножение, по догадке Гамильтона, возникло как чудо-оружие в этой бесконечной борьбе.
Правомерность его идеи подтверждают исследовательские группы, изучавшие систему взаимоотношений паразит — хозяин на дрожжевых грибках, улитках, насекомых, овцах и многих других видах. Все они, как правило, размножаются успешнее и реже страдают от болезнетворных микробов, если не клонируются, а перетасовывают гены половым путем. Иными словами, постоянный «косметический ремонт» генофонда как будто дает больше шансов прожить достаточно долго, чтобы оставить потомство.
Есть, однако, и доводы против гипотезы Черной Королевы. Водяные блохи, обменивавшиеся генным материалом, не проявили особых преимуществ в сопротивлении паразитам. А уж о коловратках и говорить не приходится. Как они сумели столько миллионов лет справляться с заразой? Есть основания думать, что у коловраток эта фора изначально заложена в генах, заведомо ориентированных на выживание в меняющейся среде.
В 2004 году новый удар по гипотезе Черной Королевы нанесли Сара Отто и Скотт Ньюсмер. Их компьютерные модели межвидовых взаимодействий в обширной и разнообразной среде, имитирующей реальность, дают повод заключить: «Секса должно быть меньше, а не больше». Итак, хотя гипотеза Черной Королевы верна для некоторых ситуаций, она никоим образом не объясняет вездесущность полового воспроизводства. Эта гипотеза может быть справедлива лишь в одном смысле: если воспринимать половое размножение как часть широкого диапазона явлений, которые, взятые вместе, делают секс хорошим репродуктивным выбором. Как выразились авторы статьи в журнале «Сайенс», Черная Королева «была бы менее стерильной, найди она себе нужного партнера».
Остался, похоже, единственный вывод: загадка пола не имеет простого и универсального объяснения. А коль скоро ни одна из общих теорий не оправдывается, исследователям стоило бы взяться за поиск различных сочетаний частных факторов, которые могут обеспечить преимущества секса. Один возможный пример — специфические особенности строения генома. Эксперименты с искусственными генными сетями (по преимуществу на компьютерных моделях) показали, что половое размножение создает «здоровые» геномы, меньше подверженные мутациям.
Самое интересное здесь то, что геномы, сформированные половым путем, с наибольшей вероятностью окажутся разделены на участки-модули, за пределы которых влияние отдельных генов не распространяется. При половом размножении комбинируются не сами гены, но эти блоки, что снижает уровень плейотропии (когда тот или иной ген «напускает порчу» на другой, находящийся по соседству). В такой системе гены любого сложившегося модуля уже испытаны во взаимодействии между собой, и, если особи суждено дожить до репродуктивного возраста, они наверняка не навредят остальной цепочке — по крайней мере, пока организм переживает расцвет. А раз гены «не кажут носа за родной порог», рекомбинация готовых модулей не омрачит будущее, но сохранит все шансы на успешное продление рода.
Предположим, что эта теория верна; но и она решает проблему лишь частично. Вообще говоря, случайные «подвижки» генома в результате случайных же мутаций оставляют нам больше всего надежд на объяснение очевидных преимуществ двуполой жизни. Исследования показали: если популяция не слишком велика и не слишком мала, а мутации взаимодействуют меж собой в меру интенсивно (то есть если плейотропия ограничена), то половое размножение в большей мере способно использовать их для процветания вида. Но вряд ли это окажется последним словом в науке. Аргументу, который активно отстаивают многие биологи, все еще недостает убедительных подтверждений: ученые бессильны ответить на вопрос, каким образом оплачивается «двойной тариф» секса.
Для Чарльза Дарвина причина всеобщности полового размножения была «покрыта мраком». Спустя век с лишним, в 1976 году, Джон Мейнард Смит назвал проблему пола неприступной и поделился подозрением: мол, «опущена некая сущностная характеристика системы». Еще тридцать лет прошло с тех пор, но проблема так и не разрешилась. Похоже, что эта научная аномалия — самая долгоживущая из всех. А насколько она соответствует правилу Куна?
Кое-какие признаки, несомненно, налицо. Попытки связать воедино всю совокупность отдельных мелких факторов чем дальше, тем больше создают впечатление, что наши теории пола подобны типичному куновскому «скандалу» — Птолемеевой системе мира с ее эпициклами звезд и планет. Древние греки исходили из постулата, что все эти небесные тела вращаются вокруг Земли. По мере того как совершенствовалась техника наблюдений, астрономам приходилось регулярно проверять и перепроверять заданную модель небесной механики, громоздя одну поправку на другую. Чтобы конструкция не рухнула целиком, требовалась масса усилий; достаточно сказать, что вся астрономическая наука в ту эпоху представляла собой в основном текущую корректировку аномалий, которые непрерывно обнаруживались в Птолемеевой системе.
В начале шестнадцатого столетия астроном Николай Коперник осознал, что собратья-птолемеисты родили химеру, и приступил к поискам лучшего решения. Как только вышел в свет его труд «Об обращении небесных сфер», все сразу встало на свои места. Движения звезд и планет обрели простую безукоризненную логику — стоило лишь признать, что Земля и соседние планеты вращаются вокруг Солнца.
