Секс с учеными: Половое размножение и другие загадки биологии

Итак, и хозяин, и паразит в каждом поколении вынуждены лихорадочно меняться, однако эти перемены никуда не ведут: пройдет несколько поколений, и идеальным снова окажется вариант, уже испробованный предками. Эта картина удивительным образом соответствует тому, что мы видим в природе: организмы влачат свое земное существование в постоянной борьбе, но при этом ухитряются не меняться десятки или даже сотни миллионов лет.
Я откладывал этот момент, насколько мог, но теперь он все-таки наступил. Придется упомянуть о Красной Королеве. Или о Черной? Никакая книжка о сексе не может обойтись без этой королевы, однако, когда один автор за другим пишет одно и то же, глупее всех выглядит тот, кто ступил на этот путь последним. Так что, если уж совсем без королев обойтись не получится, попробуем рассказать о них чуть-чуть по-новому.
БИБЛИОГРАФИЯ
Conway Morris S. The Crucible of Creation: The Burgess Shale and the Rise of Animals. Oxford: Oxford University Press, 1998.
Gould S. J. Wonderful Life. New York: W. W. Norton & Co., 1989.
Grafen A. Obituary: W. D. Hamilton. The Guardian. 2000. March 9.
Hamilton W. D., Axelrod R., Tanese R. Sexual Reproduction as an Adaptation to Resist Parasites (a review). Proceedings of the National Academy of Science of the USA. 1990. 87(9): 3566–3573.
Ridley M. The Red Queen: Sex and the Evolution of Human Nature. New York: Viking Books, 1993. (Ридли М. Секс и эволюция человеческой природы / Пер. А. Пшеничнова. – М.: Эксмо-Династия, 2011.)
Williams G. C. Sex and Evolution. Monographs in Population Biology. 1975. 8: 3–200.
Zimmer C. Parasite Rex: Inside the Bizarre World of Nature's Most Dangerous Creatures. New York: Atria Books, 2000. (Циммер К. Паразиты: тайный мир / Пер. Н. Лисовой. – М.: Альпина нон-фикшн, 2011.)
  
Глава девятая, в которой раскрывается тайна двух королев
 
Паразитизм
 
Жили-были двое ученых, которые вконец запутали читателей русскоязычного научпопа. Одного ученого звали Ли ван Вален (1935–2010), он работал в Чикаго и был палеонтологом. Ван Вален рассматривал разных вымерших тварей, одни из которых населяли океаны десятки, а то и сотни миллионов лет кряду, а другие появлялись и почти сразу же уходили в небытие. От чего это зависит? Палеонтолог пришел к парадоксальному выводу: а ни от чего. Сформулированный им закон гласил, что вероятность биологического вида вымереть постоянна во времени и никак не зависит от того, как долго этот вид уже просуществовал. Тут не так, как с людьми: если старик, то, видимо, уже недолго осталось, а у молодого все впереди.
За этим суховатым законом скрывается большая драма: это только кажется, что какой-то вид нашел свое место в мире и безмятежно живет-поживает, а на самом деле кругом происходит ежедневная неутихающая борьба. Стоит расслабиться – и вот тебя уже списали в архивы эволюции. Ван Вален подобрал красивую метафору – «Красная Королева» из «Алисы в Зазеркалье» Льюиса Кэрролла с ее незабываемой цитатой: «Здесь, знаешь ли, приходится бежать со всех ног, чтобы только остаться на том же месте!» Так в начале 1970-х годов в биологической науке появилась Красная Королева, Red Queen.
Другого ученого звали Джеффри Моррис, и он одно время работал в лаборатории Ричарда Ленски (род. 1956) – известного американского биолога, прославившегося своими экспериментами по долговременной эволюции популяций кишечной палочки. Среди прочего исследователи часто наблюдали в этих популяциях интересный феномен: когда одна часть популяции добивалась успеха в освоении какого-нибудь ресурса, другая часть нередко оставляла всякие попытки самостоятельно достичь того же результата, а целиком полагалась на своих более успешных коллег. Это, очевидно, происходит и в природе: разные твари живут рядом и имеют возможность в чем-то полагаться друг на друга. Если кто-то научился производить в изобилии какой-то важный ресурс, например питательное вещество, это вещество будет просачиваться в окружающую среду, и остальным уже не обязательно делать его самим. Если гены, отвечающие за синтез такого вещества, будут потеряны, за это не положено никакого наказания от естественного отбора. В будущем, конечно, это может обернуться катастрофой, но тогда уже будет поздно: сломанный или потерянный ген не так просто вернуть. Это случилось с нашими предками-обезьянами, когда те стали обжираться фруктами, богатыми витамином С. В результате ген, отвечающий за синтез витамина С, был утрачен. Те обезьяны ничего не знали о своих потомках, которым будет суждено умереть от цинги в результате неспособности самим синтезировать витамин С, а если бы и знали, ничего не смогли бы с этим сделать: потеря ненужного гена – билет в один конец.
 
В 2011 году Моррис придумал для этого закона имя: он назвал его в честь Черной Королевы, то есть карточной дамы пик. Мне совершенно не хочется подкалывать Джеффри Морриса, с которым я не знаком и которого никогда не видел, но могу предположить, что в какие-то дни он был не слишком занят лабораторной работой и убивал время за игрой в «Черви», которую устанавливали на компьютеры с некоторыми версиями Windows. В этой игре проигрывает тот, кому выпадает дама пик, если, конечно, игрок не соберет все остальные очки на кону. Мы тут не станем вдаваться в эти карточные аналогии, совершенно непонятные для тех, кто никогда не играл в «Черви», предпочитая компьютеры Macintosh. Заметим лишь, что идея Черной Королевы имеет прямое отношение к паразитизму: паразит легко теряет те функции, которые дублируются организмом хозяина, но в результате становится высокоспециализированным и, скорее всего, уже не сможет перейти от паразитизма обратно к вольной жизни.
Но и Красная Королева тоже тесно связана с паразитизмом. Именно поэтому Билл Гамильтон позаимствовал этот термин у Ли ван Валена, чтобы описать свое видение эволюции вида в присутствии паразитов – бег на месте, когда надо изо всех сил меняться ради того, чтобы остаться таким, какой ты есть. Некоторые думают, что Гамильтон просто украл у ван Валена метафору и использовал ее в своих целях, однако Красная Королева в гамильтоновском смысле тесно связана с ванваленовской Королевой, обеспечивающей неизменность видов в постоянной борьбе за выживание. Просто Гамильтон подробно рассмотрел один из аспектов этой борьбы – противостояние паразитам.
«Бег на месте» – это довольно точное описание эволюции существ, одолеваемых паразитами. Паразиты меняются очень быстро (все, наверное, еще помнят про калейдоскоп «дельт» и «омикронов», сопровождавших ковидную эпопею). Чтобы противостоять им, организму-хозяину тоже ни в коем случае нельзя оставаться прежним. Тот, кто размножается клонированием и просто штампует собственные копии, выбрал самую глупую стратегию: паразит, который подберет ключ к такому горе-родителю, легко расправится и со всем его потомством. А вот потомки полового размножения, прошедшие через рекомбинацию, могут оказаться достаточно разнообразными, чтобы уцелеть хотя бы частично. Паразит, в свою очередь, тоже вынужден меняться, чтобы «осалить» хоть кого-то из этих разнообразных потомков. Так эти двое и бегают друг за другом миллионы лет, вроде бы эволюционируя, но при этом никуда не попадая, – в точном соответствии с метафорой Red Queen.
Таким образом, у нас есть наука эволюционная биология, в ней есть сравнительно узкая тема «Коэволюция хозяина и паразита», а в той – целых две королевы разных цветов. Моррис и Ленски, похоже, сознательно пошли на эту путаницу, чтобы соотнести свои идеи с идеями Гамильтона: если «бег на месте» никуда не ведет, то потеря генов и утрата функций, наоборот, вопиюще однонаправленный процесс. На английском языке во всем этом еще можно было бы разобраться. Но тут в наш сюжет врываются русские переводчики.