Секс с учеными: Половое размножение и другие загадки биологии

Можно ли реформировать такое ужасающе несправедливое устройство общества, проведя своего рода эмансипацию? Если инициатива исходит от добросовестной и домовитой особи – назовем ее «самкой», – из этого вряд ли что-то получится. Носитель подобной мутации должен упрямо предлагать партнеру лишь половину приданого, необходимого потомству, и по сравнению с остальными сородичами вряд ли окажется желанным партнером, так что наш воображаемый «ген эмансипации» тут же канет в небытие. Допустим теперь, что у нас появился порядочный «самец», которому тоже не нравится гендерное неравенство: у него произошла мутация, побуждающая его накопить побольше ресурсов для детишек. Увы, его порыв никому не нужен: у самок в популяции и так достаточно средств для выращивания детей, а вот в соревновании за этих самок наш идеалист явно обречен на проигрыш сородичам-альфонсам, поскольку обременен излишним весом. Ген честности и порядочности опять обречен на исчезновение. Всем приходится смириться с несправедливым устройством мира, и отныне паразитов и тунеядцев станут называть просто «самцами», а все прочие по умолчанию становятся «самками».
Итак, в популяции из шустрых эгоистичных самцов и дебелых инертных самок небольшие отклонения от общепринятой стратегии поведения ведут к проигрышу. Такая ситуация называется «эволюционно стабильной стратегией», и придумал этот термин уже упоминавшийся здесь Джон Мейнард Смит: он первым сказал о «двойной цене самцов» и ввел в биологию понятия из теории игр.
В 1976 году, вскоре после того как Джон Мейнард Смит все это придумал, Ричард Докинз выпустил свою знаменитую книгу «Эгоистичный ген». Она настолько повлияла на популярное понимание философских основ биологии, что придется поговорить о ней чуть подробнее.
Эта книга – прекрасный пример, как название вводит широкую публику в заблуждение относительно того, о чем на самом деле идет речь. Чуть более знаменитый пример – теория относительности Эйнштейна: в ней дело совершенно не в том, что «все относительно». Еще один, менее банальный пример – «Двойная спираль» Уотсона и Крика. Именно так один из первооткрывателей структуры ДНК назвал свою научно-популярную книжку. С тех пор многим кажется, что в слове «спираль» заключен какой-то важный смысл, и даже в художественных фильмах умные биологи, исследующие инопланетный вирус, часто рассматривают на экранах своих компьютеров нечто спиральное и таинственно светящееся. Однако почти весь смысл открытия Уотсона и Крика таится в прилагательном «двойная». Тот факт, что ДНК еще и закручена в спираль, на удивление малозначителен для понимания механизмов жизни. Это ясно хотя бы потому, что эта самая спираль ДНК может быть закручена иногда вправо, а иногда и влево, да к тому же еще и разными способами.
Итак, «Эгоистичный ген» Докинза – еще один пример книги, где название вводит в заблуждение. Об эгоизме и о генах там сказано не так уж много, зато большая часть книги посвящена «эволюционно-стабильным стратегиям» – тем самым, которые незадолго до этого придумал Джон Мейнард Смит. Собственно, из книжки Докинза проще и интереснее всего узнать об этих стратегиях – в ней приведено множество увлекательных примеров. Вот один из них, причем за полвека со дня выхода книги Докинза он использовался, видимо, чаще прочих.
Растениям нужен солнечный свет, чтобы делать органические вещества с помощью фотосинтеза. Так поступают, например, цветы и кустарники в моем палисаднике: они образуют приятную зелень высотой максимум метра три над землей. Идеальный мир, да и только. Но в окрестностях растут ели и дубы – мощные, метров сорок в высоту. Они тоже зеленые, тоже ловят фотоны и, к моей досаде, немного затеняют культурные растения. Зачем они такие огромные? Чтобы вырастить такие высоченные стволы, дубам и елям приходится тратить значительную долю синтезированной органики. Если бы они договорились между собой не расти выше трех метров, они могли бы улавливать ровно столько же фотонов – ничего, фотоны как-нибудь пролетели бы еще сорок метров до земли, благо летят со скоростью света, – но при этом не тратили бы ресурсы на ствол в два обхвата. Зачем же устраивать гонку, от которой ровно никому в природе нет никакой пользы, один сплошной вред?
 
Беда в том, что договориться они не могут. Если вдруг мы попробуем устроить все оптимально – обрежем все наши деревья на высоте ровно три метра, кто-нибудь самый умный непременно решит вымахать чуть выше, затенить соседей и урвать себе лишние фотоны (часть которых он, естественно, пустит не на красивые цветочки и ягодки, а на этот самый дополнительный рост). Остальным придется догонять. Бессмысленная гонка будет продолжаться до тех пор, пока вся компания не вымахает на максимально возможную для себя высоту, и лишние фотоны им уже не помогут: еще немного – и ствол рухнет под собственной тяжестью прямо ко мне на крышу. Хорошо хоть, что подобные казусы покрываются страховкой.
В результате вместо идиллического зеленого ковра мы имеем тот же ковер, поднятый на десятки метров над землей. Зачем эта ерунда, если с самого начала совершенно ясно, как ее избежать? Затем, что «вымахивать как можно выше, насколько позволяют ресурсы» – это как раз и есть стратегия деревьев. А «эволюционно стабильная» она потому, что, когда все или почти все придерживаются этой стратегии, любое отклонение от нее принесет индивидууму (в данном случае дереву) убыток. «Расти на умеренную высоту и делись солнечными фотонами по-братски» – тоже стратегия, но нестабильная: каждый, кто нарушит ее и вырастет чуть повыше, получит выгоду, поэтому подобного благоразумия мы среди деревьев не наблюдаем.
В теории игр (раздел прикладной математики) есть ключевое понятие, именуемое равновесием Нэша, и эволюционно стабильные стратегии Мейнарда Смита – просто частный случай такого равновесия. При равновесии Нэша никто из игроков не может увеличить выигрыш, изменив свою стратегию игры. Вот, например, игра для двоих: в каждом раунде игроки должны заявлять о своих намерениях – скажем, одновременно выкрикивать «пас» или «вист». Если один из них заявил «вист», а второй спасовал, то первый получает награду. Если спасовали оба, никто не получает ничего, а вот если оба сказали «вист», то оба платят штраф. В приложении к биологии это на самом деле похоже на разборку двух самцов, соперничающих за территорию или за самку. Вариант «пас-вист» – это обычная ситуация, когда одна особь заявляет о своей доминантности, а вторая ее не оспаривает. «Пас-пас» – оба испугались и разошлись восвояси. Наконец, «вист-вист» – некий аналог кровавой драки, в которой соперники терпят ущерб, несоизмеримый с той наградой, из-за которой начался конфликт.
Равновесие здесь будет вот какое: один из играющих всегда говорит «вист», а другой – «пас». Тогда первый участник (видимо, более напористый) каждый раз получает награду, а другой хотя бы не платит штрафов. Изменив ради эксперимента своему правилу, каждый игрок или потеряет в выигрыше, или увеличит проигрыш. Интересно, что в этой незатейливой игре такое равновесие Нэша легко находят не только люди, но и некоторые обезьяны. Зато только людям удается найти справедливый вариант игры – когда игроки делают свои заявки по очереди и делят выигрыш поровну. Чем такой вариант лучше, кроме того, что он справедливый? В рамках правил игры – ничем, но в более широком контексте игрок, который никогда не выигрывает, может просто отказаться участвовать в этом издевательстве, и тогда доминантный игрок перестанет получать выигрыши. Таким образом, «справедливое» равновесие Нэша в данном случае более стабильно.
Я так подробно об этом говорю, чтобы было понятно: равновесие может быть справедливым и полезным обоим игрокам, а может быть крайне невыгодным для одного из них, а иногда и для обоих, но на то оно и равновесие Нэша, чтобы выйти из него было совсем не просто. Американский математик Джон Форбс Нэш (1928–2015) не был первым, кто это придумал, зато он доказал теорему своего имени, согласно которой такое равновесие существует в играх с любым числом участников. Разумеется, равновесия Нэша существуют и в многочисленных массовых игрищах, из которых складывается эволюция жизни на Земле.