Секс и эволюция человеческой природы - Ридли Мэтт - Страница 23

Это исследование на пецилиопсисах — прекрасная иллюстрация того, как половое размножение позволяет хозяевам ставить своих паразитов перед дилеммой: какой ключ выбрать. Конкурируя друг с другом, они должны все время совершать выбор, настраиваться на самый распространенный тип хозяев и, таким образом, пилить сук, на котором сидят, способствуя лучшему выживанию хозяина менее распространенного типа. Чем лучше ключи паразитов подходят к замкам, тем быстрее хозяин поменяет их{111}.

Половое размножение заставляет паразитов все время подбирать ключи. Завезенная в Чили из Европы ежевика стала там сорняком, и чтобы контролировать ее численность, туда ввезли ржавчинный гриб. Он хорошо справлялся с бесполыми формами ежевики, но не смог ничего сделать с половыми. Потомство от скрещивания разных сортов ячменя или пшеницы выживает лучше, чем чистые сорта, и около 2/3 этого преимущества можно отнести к тому, что ложномучнистая роса на гибридных сортах распространяется хуже, чем на чистых{112}.

В поисках нестабильности

Объяснение паразитной теорией Черной Королевы полового размножения — прекрасный пример того, как в науке для решения одной проблемы приходится объединять вместе несколько разных подходов. Ведь идея о паразитах и половом размножении возникла у Гамильтона и его коллег не на пустом месте. Они пользуются данными сразу трех исследовательских направлений, которые только сейчас сошлись вместе. Первое исследует, как паразиты контролируют численность и запускают в популяциях циклические процессы. Оно впервые обозначилось в работе Альфреда Лотки (Alfred Lotka) и Вито Вольтерры (Vito Volterra) в 1920-х и было окончательно сформулировано в виде стройной теории Робертом Мэем (Robert May) и Роем Андерсоном (Roy Anderson) в 1970-х годах в Лондоне. Второе — открытие в 1940-х Дж. Б. С. Холдейном и его коллегами высокого уровня генетического полиморфизма. Это интереснейший феномен, заключающийся в том, что почти любой ген почти у любого вида представлен несколькими разными версиями — но что-то мешает одной из них вытеснить все остальные варианты. Третье — идея Уолтера Бодмера (Walter Bodmer) и коллег о генах защиты, работающих по принципу «ключ-замок». Гамильтон объединил вместе все три направления исследований и пришел к выводу: паразиты находятся в состоянии постоянной войны с хозяевами, причем последняя ведется путем переключения с одного гена устойчивости на другой — отсюда и возникает батарея разных версий генов. Все это не работало бы без полового размножения{113}.

По всем трем исследовательским направлениям прорыв произошел с отказом от идеи стабильности. Лотка и Вольтерра хотели понять, могут ли паразиты устойчиво контролировать популяции хозяев; Холдейн интересовался тем, что заставляет полиморфизмы стабильно присутствовать в популяции столь долгое время. Гамильтон же подошел к вопросу иначе. «Там, где другие надеялись обнаружить стабильность, я, чтобы подтвердить свое объяснение полового размножения, надеялся найти столько изменчивости и лабильности… сколько только можно себе представить»{114}.

Слабое место гамильтоновской теории — требование циклического чередования восприимчивости и устойчивости, которое пока однозначно не обнаружено. Преимущество должно все время то увеличиваться, то уменьшаться — хотя не обязательно регулярно{115}. В природе есть примеры стабильных циклов: скажем, у леммингов и других грызунов каждые 3 года случаются резкие увеличения численности, между которыми плотность популяции невелика. Шотландская куропатка тоже переживает регулярные — примерно четырехлетние — циклы увеличения и сокращения численности, которые вызываются паразитическим червем. Но более распространены не циклы, а волны хаотического характера (как у саранчи) или гораздо более стабильные рост или спад численности (как у людей). Возможно, смена версий генов устойчивости к заболеваниям действительно вызывает циклы в численности популяции, но пока никто этого не доказал{116}.

Тайна коловраток

Объяснив, зачем нужно половое размножение, я должен опять вернуться к истории о бделлоидных коловратках — микроскопических пресноводных существах, у которых никогда не бывает полового размножения. Этот факт Джон Мэйнард Смит назвал «скандалом». Чтобы паразитная теория оказалась верна, у них должен существовать какой-то альтернативный механизм борьбы с паразитами. Тогда их случай будет исключением, подтверждающим, а не опровергающим, правило.

Впрочем, возможно, «скандал» с коловратками уже находится на пороге своего разрешения. Но, в лучших традициях исследований полового размножения, до сих пор не понятно, в чью пользу оно окажется. Две новые теории, которые могут объяснить отсутствие полового размножения у бделлоидных коловраток, приводят к разным результатам.

Первая принадлежит Мэтью Мезельсону. Он считает, что генетические инсерции — прыгающие гены, создающие собственные копии и вставляющие их в новые части генома — по какой-то причине не являются проблемой для коловраток, и половое размножение для вычищения инсерций из генов им не требуется. Это объяснение в стиле Кондрашова с легким гамильтоновским оттенком (Мезельсон называет прыгающие инсерции формой генетической венерической инфекции){117}. Вторая теория лежит в русле основной гамильтоновской идеи. Ричард Лэйдл (Richard Ladle) из Оксфордского университета обратил внимание на то, что некоторые группы животных способны полностью высыхать — терять около 90 % влаги, — но оставаться живыми. Это требует удивительных биохимических особенностей. И ни у кого их таких животных нет полового размножения. Некоторые коловратки (помните?) умеют высушиваться, превращаться в маленькие цисты, которые носятся с ветром по всему миру в виде пыли. Моногононтные коловратки, у которых есть половое размножение, так не умеют (хотя на это способны их яйца). Лэйдл считает, что самовысушивание может быть хорошим средством от паразитов, способом очистки тела. Исследователь пока не может объяснить, по какой именно причине хозяева относятся к высыханию спокойнее, чем паразиты. В любом случае, вирусы — не более, чем маленькие молекулярные машинки и, конечно же, могут перенести хорошую сушку. Но Лэйдл, похоже, находится на верном пути. Если нематода или тихоходка не умеет высыхать, значит, она размножается половым путем, а если умеет, то ее популяция состоит из клонирующихся самок{118}.

Паразитная теория Черной Королевы побила своих конкурентов по всем статьям. Правда, отдельные очаги сопротивления пока остаются. Теория генетической репарации держится в Аризоне, Висконсине и Техасе. Стяг Кондрашова все еще собирает последователей. Несколько одиноких сторонников теории заросшего берега тоже продолжают отстреливаться из своих лабораторий. Джон Мэйнард Смит подчеркнуто называет себя плюралистом. Грэхэм Белл говорит, что утратил «гранитную уверенность» в «заросшем береге», вдохновившую его на написание книги «Природа как шедевр», но так и не превратился в убежденного сторонника паразитной теории. Джордж Уильямс до сих пор настаивает, что половое размножение — это постигшая нас историческая случайность. Джо Фельзенштейн (Joe Felsenstein) считает, что спор вообще несостоятелен — подобно дискуссии о том, почему золотая рыбка не увеличивает вес емкости с водой, в которую ее запускают. Остин Берт отстаивает неожиданную точку зрения: мол, паразитная теория и теория мутаций Кондрашова — это всего лишь детальные доказательства идеи Вейсмана о том, что половое размножение поддерживает вариацию, необходимую для ускорения эволюции, и что мы сделали полный круг, вернувшись к старой идее. Даже Билл Гамильтон признает: чтобы паразитная теория в чистом виде могла работать, нужно некоторое разнообразие хозяев и паразитов в пространстве и во времени. Гамильтон и Кондрашов впервые встретились в Огайо в июле 1992 года и решили оставаться на своих рубежах, пока не наберется побольше свидетельств в пользу какой-либо из сторон. Но ученые, как и адвокаты, никогда не признают поражения. А я верю, что через век биологи оглянутся назад и скажут, что теория викария из Брэя уступила место теории заросшего берега, а та, в свою очередь, была уничтожена паразитной теорией Черной Королевы{119}.