Рассказ предка. Путешествие к заре жизни. - Ричард Докинз

За одним скандальным исключением! В отличие от всех других небольших синих отметок, бделлоидные коловратки представляют собой огромный участок непрерывного синего цвета, достаточный, чтобы сделать вошедшие в поговорку брюки моряка. В эволюции это, кажется, означает, что предковый бделлоид открыл бесполое размножение, точно так же как случайный жук, о котором мы говорили. Но если бесполые жуки и сотни других бесполых видов, усеянные вокруг дерева, исчезают прежде, чем смогут развиться в большую группу, такую как семья или отряд, не говоря уже о классе, бделлоиды, кажется, придерживались асексуализма и процветали при этом в течение достаточного количества эволюционного времени, чтобы произвести целый бесполый класс, теперь насчитывающий 360 видов. Для бделлоидной коловратки, но не для любого другого вида животных, бесполое размножение похоже на полет. Это, кажется, хорошее и успешное новшество для бделлоидов, в то время как во всех других частях дерева оно представляет кратчайший путь к вымиранию.

Утверждение, что существует 360 видов, вызывает проблему. Биологическое определение вида – группа особей, которые скрещиваются между собой, а не с другими. Бделлоиды, будучи бесполыми, не скрещивается ни с кем; все они – отдельные самки, каждый потомок которой идет своим собственным любимым путем в генетической изоляции от любой другой особи. Так, когда мы говорим, что существует 360 видов, мы можем только подразумевать, что есть 360 типов, которые мы, люди, признаем выглядящими достаточно отличными друг от друга, чем можно было бы ожидать, если бы они размножались полностью сексуально, видя, что они избегают других типов как половых партнеров.

Не все признали, что бделлоидные коловратки действительно бесполы. Есть большая брешь в логике между отрицательным утверждением, что самцы никогда не встречались, и положительным заключением, что их нет. Как рассказывает Оливия Джадсон (Olivia Judson) в своей подкупающе изощренной зоологической комедии «Доктор Татьяна: сексуальные советы для всех живых созданий», натуралисты попадались на этом и раньше. Явно бесполые виды часто, оказывается, скрывали самцов. Самцы известной рыбы-удильщика являются крошечными карликами, ездящими повсюду как паразиты на телах самок. Если бы они были еще меньшими, мы, возможно, вообще не обратили бы на них внимания, как едва не произошло в случае с определенного размера насекомыми, где самцы являются, по словам моего коллеги Лоренса Херста (Lawrence Hurst), «крошечными созданиями, которые липнут к ногам самок». Херст продолжал цитировать проницательные замечания своего наставника Билла Гамильтона (Bill Hamilton):

Как часто Вы видите людей, занимающихся сексом? Если бы Вы были марсианином, глядящим вокруг, то Вы были бы довольно уверены, что мы бесполы.

Таким образом, было бы неплохо придумать какое-либо более положительное доказательство, что бделлоидные коловратки действительно издревле бесполы. Генетики становятся все более и более изобретательными в искусстве чтения образцов генного распределения у современных животных и выведении заключений об их эволюционной истории. В «Рассказе Евы» мы встретили метод Алана Темплтона по восстановлению древних миграций людей с помощью сбора «сигналов» в генах живущих людей. Логика не является дедуктивной. Мы не делаем вывод из современных генов, что история двигалась таким-то курсом. Вместо этого мы говорим, что если бы курс истории был таким-то, то мы должны ожидать увидеть сегодня такой-то образец генного распределения. Именно это Темплтон и сделал для миграций людей, и нечто подобное было сделано для бделлоидных коловраток Дэвидом Марком Уэлшем (David Mark Welch) и Мэтью Меселсоном (Matthew Meselson) из Гарвардского университета. Марк Уэлш и Меселсон использовали генетические сигналы, чтобы сделать выводы не о миграции, а о бесполом размножении. Снова же, форма их логики не является дедуктивной. Вместо этого они рассуждали, что, если бделлоиды были исключительно бесполы в течение многих миллионов лет, мы должны ожидать, что гены живых бделлоидов продемонстрируют определенную структуру.

Какую структуру? Ход мысли Марка Уэлша и Меселсона был изобретателен. Сначала Вы должны понять, что бделлоидные коловратки, хотя и бесполы, являются диплоидными. То есть они похожи на всех животных с половым размножением наличием двух копий каждой хромосомы. Различие в том, что остальные размножаются, создавая яйцеклетки или сперматозоиды, у которых есть только одна копия каждой хромосомы. Бделлоиды производят яйцеклетки, имеющие обе копии каждой хромосомы. Таким образом, яйцеклетка бделлоидов похожа на любую из других ее клеток, и дочь – однояйцевый близнец своей матери, плюс-минус случайная мутация. Именно эти случайные мутации за миллионы лет постепенно нарастали в расходящихся линиях, предположительно, под давлением естественного отбора, произведя 360 видов, которые мы видим сегодня.

Предковая самка, которую я назову матриархом, видоизменилась таким образом, чтобы обходиться без самцов и мейоза, и использовать митоз как метод производства яиц (Мейоз – особая форма деления клетки, уменьшающая наполовину число хромосом, чтобы создать половые клетки. Митоз – обычная форма деления клетки, используемая для того, чтобы делать соматические клетки, которая дуплицирует все хромосомы клетки.). С тех пор всюду в клонированной популяции самок факт, что хромосомы были первоначально парными, стал неактуальным. Вместо пяти (Или независимо от того, каким было число – аналог 23 пар у нас.) пар хромосом было теперь десять хромосом – каждая связана со своей бывшей парой только своего рода теряющейся памятью. Парные хромосомы обычно встречались и обменивались генами каждый раз, когда коловратка создавала яйцеклетку или сперматозоид. Но в течение миллионов лет, с тех пор, как матриарх вытеснила самцов и основала бделлоидную матриархальную династию, каждая хромосома все больше отдалялась от своей бывшей пары генетически, поскольку их гены мутировали независимо друг от друга. И это произошло даже притом, что все они это время разделяли клетки в общих телах. В добрые старые времена самцов и секса этого не случалось. В каждом поколении каждая хромосома имела свою пару и обменивалась генами прежде, чем делать яйцеклетку или сперматозоид. Это держало пары хромосом в своего рода периодических объятиях, предотвращая расхождение их генного содержимого.

У Вас и у меня 23 пары хромосом. У нас есть две хромосомы 1, две хромосомы 5, две хромосомы 17 и так далее. За исключением половых хромосом X и Y, нет никакого серьезного различия между членами пары. Так как они обмениваются генами каждое поколение, две хромосомы 17 – только хромосомы 17, и нет никакого смысла называть их, скажем, левой хромосомой 17 и правой хромосомой 17. Но с момента, когда матриарх коловраток заморозила свой геном, все изменилось. Ее левая хромосома 5 была передана неповрежденной всем ее дочерям, также как ее правая хромосома 5, и никогда пара не встречалась более 40 миллионов лет. У ее правнучек в 100 поколении все еще была левая хромосома 5 и правая хромосома 5. Хотя к тому времени они приобрели некоторые мутации, все левые хромосомы опознаваемы благодаря их сходству друг с другом, унаследованному от левой хромосомы 5 матриарха.

Сейчас существует 360 видов бделлоидов, все они произошли от матриарха и разделены с ней точно таким же отрезком времени, что и другие. Все особи всех видов все еще имеют левую и правую копию каждой хромосомы, в конечном счете, унаследованную с большим количеством мутационных изменений, но ни один ген не меняет место с левой на правую. Каждые левые и правые хромосомы у каждой особи будут теперь намного более отличаться друг от друга, чем можно было бы ожидать, если бы вообще существовала какая-нибудь половая деятельность в любое время в их истории со времен матриарха. Может даже наступить время, когда Вы больше не сможете признать, что они вообще были первоначально парой.

Но теперь представьте, что мы сравниваем два современных вида бделлоидных коловраток, скажем, Philodina roseola и Macrotrachela quadricornifera. Оба принадлежат к одной и той же подгруппе бделлоидов, Philodinidae, и у них, конечно, есть общий предок, живший намного позже, чем матриарх. Учитывая отсутствие пола, было ровно столько же времени для «левых» и «правых» хромосом у каждой особи любого вида, чтобы быть отнесенными дрейфом – начиная с матриарха. Левые очень отличаются от правых у каждой особи. Но если Вы сравниваете, скажем, левую хромосому 5 Philodina roseola с левой хромосомой 5 Macrotrachela quadricornifera, Вы должны прийти к заключению, что они довольно похожи, потому что не должны были в течение очень долгого времени приобретать отдельные мутации. И правая по сравнению с правой также показывает малое число различий. Мы пришли к замечательному прогнозу, что сравнение некогда соединенных хромосом в пределах особи должно приводить к большему различию, чем межвидовое сравнение – «левых» с «левыми» или «правых» с «правыми» (Чем больше прошло времени, начиная с матриарха, тем больше различий.). Если бы был пол, прогноз был бы в точности противоположным, главным образом потому, что нет такой вещи как «левая» или «правая» тождественность среди видов, и из-за достаточного генного обмена между парными хромосомами в пределах видов.