Секс с учеными: Половое размножение и другие загадки биологии
Это любопытное обстоятельство позволяет нам плавно перейти от тайн мейоза и эволюционных загадок секса к более легкомысленным предметам. А именно порассуждать о том, какую удивительную печать наложило половое размножение на сообщества живых организмов вплоть до сообщества людей – так называемой человеческой цивилизации.
БИБЛИОГРАФИЯArchetti M. Complementation, Genetic Conflict, and the Evolution of Sex and Recombination. The Journal of Heredity. 2010. 101(Suppl. 1): S21–33.
Archetti M. Loss of Сomplementation and the Logic of Two-Step Meiosis. Journal of Evolutionary Biology. 2004. 17(5): 1098–1105.
Laine V. N., Sackton T., Meselson M. Genomic Signature of Sexual Reproduction in the Bdelloid Rotifer Macrotrachella quadricornifera. Genetics. 2022. 220(2): iyab221.
Vakhrusheva O. A., Mnatsakanova E. A., Galimov Y. R., et al. Genomic Signatures of Recombination in a Natural Population of the Bdelloid Rotifer Adineta vaga. Nature Communications. 2020. 11(1): 6421.
Часть четвертая
Секс в общественных местах
Быть социальным существом – нелегкое бремя: у нас просто никак не получается разделить личное и общественное. Неудивительно, что и наша привычка непременно размножаться половым путем накладывает отпечаток на наш социум. Об этом – в четвертой части.
Глава тридцать восьмая, в которой непристойное поведение оказывается заложенным в генах
Причуды турухтанов
Жил да был на свете кулик. То есть это для нас он кулик, просто потому, что мы мало разбираемся в куликах. А для тех, кто разбирается, он турухтан или даже Philomachus pugnax. Турухтаны гнездятся по болотам, пойменным лугам и тундрам евразийского севера от Голландии до Якутии, а на зиму улетают на юг, в Африку или Индию. Возвратившись по весне на милый север, турухтаны начинают токовать: самцы демонстрируют свои экстерьерные и боевые качества, самки распределяются по гаремам самцов, а потом несут яйца и выводят цыплят, в чем турухтаны-мужчины не оказывают им ровно никакого содействия.
Если присмотреться к компании турухтанов, можно сразу выделить невзрачных серых птичек – судя по всему, самок, – а также самцов, украшенных красивыми воротниками. До того красивыми, что эти воротники даже дали птичке ее англоязычное название – ruff. В зоологических описаниях обычно указывают, что самцы турухтана очень вариабельны по окраске. И правда: воротники бывают иссиня-черные, а бывают, наоборот, белоснежные.
Интересно, какие воротники больше нравятся самкам? И вот тут внимательного исследователя ожидает сюрприз. Оказывается, что взгромоздиться на серенькую женственную птицу с целью продолжения рода могут турухтаны с любым цветом воротника. Хуже того: время от времени в роли самца оказывается сама серенькая женственная птица. Не спешите осуждать автора, а тем более турухтана за пропаганду того, что пропагандировать нельзя. Все, чем занимается турухтан, – это обычный секс, от которого появляются птенцы. Невзрачные серые птицы, которые занимаются любовью с такими же невзрачными серыми птицами, – это тоже самцы, просто по окраске они совершенно неотличимы от самок.
Если же присматриваться к турухтановым токовищам чуть внимательнее, как это делают зоологи, можно увидеть, что самцы действительно бывают разными по окраске, но при этом они и ведут себя совершенно различно. Самец с черным воротником – самый ярый традиционалист. Таких зоологи называют независимыми: они завоевывают территорию, привлекают на нее самок, а потом отстаивают свои права в отчаянных схватках с другими такими же независимыми самцами. Самец с белым воротником ведет себя по-другому: он подселяется на территорию независимого самца и ловит шанс, чтобы спариться с самкой. Таких самцов называют сателлитами. Независимые, конечно, могут задать сателлитам трепку, если те совсем уж потеряют чувство меры, но в целом относятся к ним гораздо терпимее, чем к своим собратьям с черными воротниками. Очевидно, подселение сателлитов выгодно независимым: оценивая качество территории, контролируемой самцом, самки учитывают в том числе и количество прихлебателей, проживающих на этой территории.
Но самую омерзительную и безнравственную стратегию демонстрируют серые и невзрачные, похожие на самок. Англоязычные биологи называют их староанглийским словом faeder, то есть «папочка». Папочки норовят присутствовать при акте любви между независимым самцом и самкой. Воспользовавшись моментом, когда независимый самец на что-то отвлечется, папочка прыгает на спину самке и лихорадочно занимается с ней любовью. Самке это уже безразлично: она сделала свой романтический выбор и полностью доверяется роскошному черношеему кавалеру, какие бы смелые сексуальные эксперименты ни ждали ее на этом пути. А кавалер, вернувшись на ложе любви, видит перед собой серую самочью спину и продолжает как ни в чем не бывало свое занятие – у независимого много самок, всех не упомнишь. При этом его благородная сперма попадает сами понимаете куда, а самку фактически оплодотворяет серый женоподобный извращенец.
В 1995 году зоологи наконец-то перестали невнятно рассуждать о «вариабельности окраски и поведения» у турухтанов и решили разобраться, что же у них на самом деле происходит. Канадец Дэвид Ланк и англичанин Терри Берк вместе с соавторами написали статью, согласно которой все эти различия в половых практиках самцов кулика определяются единственным геном, наследуемым по Менделю. Конечно, не бывает таких генов, которые контролировали бы сразу столько признаков, в том числе цвет перьев и манеру вести себя на токовище. Мы уже сталкивались с подобной ситуацией в восемнадцатой главе, когда рассказывали о возможном явлении новой половой хромосомы у воробьиной овсянки. Такие гены, которые вроде бы ведут себя согласно законам Менделя, но при этом отвечают сразу за целый букет разных качеств, называются супергенами.
Загадка турухтаньего супергена была разгадана лишь двадцать лет спустя, в 2016 году, сразу двумя исследовательскими группами, одну из которых вдохновляли все те же Дэвид Ланк и Терри Берк. Чтобы разобраться в ситуации, пришлось расшифровать весь птичий геном. Тут-то и раскрылась тайна: суперген, расположенный на одиннадцатой птичьей хромосоме, представлял собой довольно большой кусок этой хромосомы – содержащий ни много ни мало 125 генов, – который может быть перевернут то так, то этак. Мы еще помним, что это называется инверсией.
Дело было так: примерно 3,8 млн лет назад у турухтана случилась редкая генетическая мутация, когда большой кусок хромосомы перевернулся задом наперед. В этом куске были гены, контролирующие цвет мужского оперения: эффектный воротник был утрачен. Но еще там был ген белка, отвечающего за распад мужского гормона тестостерона, и в результате мутации этот белок оказался чересчур активен – гормона у мутанта стало совсем мало, то есть явно недостаточно для агрессивного самцового поведения. Каждый из этих признаков по отдельности был бы для самцов турухтана абсолютно губительным. Щеголять в черном воротнике, но при этом не проявлять агрессии означает гарантированное получение тумаков от других самцов без малейших надежд на размножение. Ходить по токовищу в женском наряде – тоже не самый лучший способ привлечь самку. Но вместе эти признаки оказались не так уж и плохи: можно было не тратить сил и ресурсов на утомительные самцовые разборки, но при этом иногда все же улучить шанс передать свои нетрадиционные гены следующему поколению. Кстати, инверсия оказалась доминантной по отношению к обычной одиннадцатой хромосоме: если у вас есть одна копия гена, усиленно избавляющего вас от тестостерона, то этого тестостерона у вас и не будет независимо от того, что там делает вторая копия. И, как мы видели в восемнадцатой главе, этот суперген передавался как единое целое, поскольку перевернутый кусок хромосомы – инверсия – не мог нормально вступать в рекомбинацию. Удачное сочетание признаков никогда не разбивалось.