Секс с учеными: Половое размножение и другие загадки биологии

Оказывается, что если все эти сложности заложить в модели, то требования к начальным условиям (вроде той самой головоломной кривизны многомерных «поверхностей приспособленности») сильно смягчаются. Однако тут мы сталкиваемся с собственной проблемой, которая не стоит перед учеными: все это чересчур сложно для популярных штудий. Математические фокусы невозможно объяснить на пальцах, так чтобы читатель ахнул от восторга со словами: «Как же все просто!» Приходится смириться с тем, что период простоты в популяционной и эволюционной генетике остался в прошлом. В дальнейшем, видимо, генетикам придется информировать публику только о своих конечных выводах, оставляя весь ход рассуждений за кадром. Тогда научным популяризаторам останется лишь бесконечно мусолить проблемы, обсуждавшиеся генетиками до 1970-х годов, чем мы, собственно, в основном и занимались в первых главах нашей истории.
Салли Отто начинала свою научную работу под руководством Ника Бартона (род. 1955), британского биолога-эволюциониста, который сейчас работает в Австрии. В 2022 году Ник опубликовал статью под названием «Новый синтез». К вопросу о том, как меняется наука на протяжении одного поколения: лет тридцать назад такие легкомысленные заголовки могли появиться разве что в популяристике, а научным обзорам полагалось называться мрачно и уныло, вроде «Некоторые вопросы того-то и того-то». Однако в статье нет ни намека на шапкозакидательство: мэтр эволюционной биологии признает, что синтез дарвиновской теории и менделевской генетики, начатый биологами больше века назад с подачи Августа Вейсмана, продолженный при участии Рональда Фишера, Джона Холдейна и Германа Мёллера, далек от завершения. И вот цитата: «Мы не понимаем, почему половое размножение и "честный мейоз" преобладают у эукариот и в какой степени эти явления определяют их разнообразие и сложность».
Вспомним здесь и слова Алексея Кондрашова, процитированные в пятой главе: по его мнению, тайна полового размножения никуда не делась, и лично он, после трети века научной работы в этой области, разгадки не знает, хотя, уж конечно, прочитал все, что написали Ник Бартон и Салли Отто. Нам, наверное, в этом месте правильнее было бы тактично оставить ученых обсуждать все это между собой, а самим, с нашей дилетантской легкостью, перейти к другим аспектам темы.
БИБЛИОГРАФИЯ
Barton N. H. The New Synthesis. Proceedings of the National Academy of Science of the USA. 2022. 119(30): e2122147119.
Barton N. H. Why Sex and Recombination? Cold Spring Harbor Symposia on Quantitative Biology. 2009. 74: 187–195.
Otto S. P. Selective Interference and the Evolution of Sex. Journal of Heredity. 2021. 112(1): 9–18.
Otto S. Sexual Reproduction and the Evolution of Sex. Nature Education. 2008. 1(1): 182.
Otto S. P., Lenormand T. Resolving the Paradox of Sex and Recombination. Nature Reviews. Genetics. 2002. 3(4): 252–261.
Otto S. P., Nuismer S. L. Species Interactions and the Evolution of Sex. Science. 2004. 304(5673): 1018–1020.
Otto S. P., Rosales A. Theory in Service of Narratives in Evolution and Ecology. American Naturalist. 2020. 195(2): 290–299.
  
Часть вторая
 
Две команды
 
 
Дождевые черви могут с нами не согласиться, но разделение живых существ на два пола придает всей нашей истории особую пикантность. В этой части речь о том, как природа к этому пришла, как появляются и исчезают половые хромосомы и какие удивительные возможности открывает перед эволюцией половой отбор.
 
  
Глава одиннадцатая, в которой читателю навязывают концепцию гендерного дуализма
 
Двуполость
 
В предыдущей части речь шла о том, откуда у живых существ появилось такое нелогичное, биологически расточительное, на первый взгляд случайное явление, как секс, то есть половое размножение. Ради связности рассказа мы оставили в стороне некоторые подробности, и внимательный читатель мог бы упрекнуть автора в лукавстве. А именно – на протяжении десяти глав мы старались пореже упоминать о том, что в половом размножении участвуют два разных пола. Другими словами, все особи популяции делятся на таких или этаких, и, чтобы нарожать детишек, такой и этакая (или этакий и такая) должны встретиться. Между тем именно из-за самцов – и, соответственно, самок – вся эта история кажется особенно загадочной. Не случайно Джон Мейнард Смит, первым сформулировавший проблему «двойной цены», говорил именно о «двойной цене самцов». На первый взгляд может даже показаться, что, не будь на свете самцов и самок, тут, в общем-то, и говорить было бы не о чем.
 
Это предубеждение, простительное для всех млекопитающих. Мы, кажется, единственный класс существ, никакие представители которого вообще не способны размножаться иначе как с помощью двуполого секса. У нас, млекопитающих, все жестко: никакого партеногенеза, никаких гермафродитов. Разумеется, мы считаем именно свой обычай нормальным и зачастую проецируем его на других живых существ, тем самым запутывая самих себя. Вот один пример.
У бактерий полового размножения нет, хотя есть нечто похожее на два пола. Иногда какая-то бактерия (к примеру, кишечная палочка) в некотором смысле «становится мальчиком» – для этого у нее должна быть особая маленькая хромосомка, точнее кольцевая молекула ДНК, которая называется F-фактором. Этот фактор побуждает бактерию время от времени тянуться к другой бактерии своим щупальцем (его называют пилем) и передавать через него F-фактор, а иногда вместе с ним и копию своей хромосомы. Процесс назвали конъюгацией, а F-фактор получил свое имя от слова fertility – «плодовитость». Но проблема в том, что конъюгация никак не связана с плодовитостью. Обе клетки, участвующие в процессе, потом могут поделиться, то есть размножиться, но передача генов через пили никак их к этому не подталкивает. Название F-фактору дали люди, в сознании которых существует стереотип: если одна бактерия бегает за другой с пилем наперевес, значит, в случае успеха предприятия вторая бактерия должна забеременеть и родить маленьких бактерят. Разумеется, у бактерий нельзя говорить о «двойной цене секса», поскольку конъюгация – это просто другой вид активности, не связанный напрямую с размножением. С таким же успехом у людей можно говорить о «двойной цене» пляжного волейбола: это тоже деятельность, на которую тратятся силы и время, а ведь их можно было бы сэкономить, если волейболисты сразу разобьются на пары и займутся размножением или просто каждый поделится надвое в своем номере отеля. Подобная лжепроблема «двойной цены» решалась бы очень легко: в пляжный волейбол играют вообще не для этого. По крайней мере, встречаются и другие мотивации.
Если бы среди бактерий были ученые-биологи, изучающие все разнообразие земной жизни, им, наверное, понадобилось бы много времени, чтобы сформулировать проблему «двойной цены». На большом эволюционном древе всего живого самцы – довольно редкое явление, присутствующее лишь на некоторых, хотя и сравнительно успешных ветвях. Подавляющее большинство живых существ способны сами воспроизводить себе подобных, и такие, как автор этой книги, – то есть начисто лишенные аппарата для производства яйцеклеток – оказываются в удручающем меньшинстве. Одни (в том числе грибы, обсуждавшиеся в шестой главе нашего повествования) способны к бесполому размножению, лишь иногда в охотку дополняя его половыми изысками. Другие – однодомные растения, каковых среди всех растений больше 90﹪, и животные-гермафродиты – имеют обычай перед размножением обмениваться генами с партнером, но при этом избегают жесткой специализации. Разделение гендерных ролей может происходить в конкретном акте любви, или особь проходит через фазы «мальчика» и «девочки» на разных этапах жизни. Иногда даже этого нет, и все отношения – о, мечта борцов за равноправие! – строятся абсолютно симметрично: двое обменялись спермой, и каждый забеременел. Одним словом, каждый приносит столько потомства, сколько может, никто не едет без билета.