Секс с учеными: Половое размножение и другие загадки биологии - Алексенко Алексей

Вот какая там ставится проблема: ген брачных предпочтений самки – любовь к длинным глазным стебелькам или большим рогам – должен когда-то возникнуть в результате мутации. В момент возникновения, когда он еще в единственном экземпляре, этот ген не дает никакого преимущества, а, наоборот, вреден – в потомстве такой самки будут никчемные, неуклюжие самцы с никому не нужным и не интересным украшением-гандикапом. Как может распространиться в популяции такой ген? Доктор Муралидхар допустила, что подобному гену самое место на половой хромосоме: в таком случае ему может быть просто наплевать, что у противоположного пола сложности с выживанием. Она построила модели и строго доказала: если (при системе определения пола ZW, как у птиц) такой ген окажется на хромосоме W, он будет распространяться, даже если признак, любовь к которому этот ген определяет, для мужского пола почти летален. Интригует тот факт, что самые парадоксальные примеры «убегающих» признаков – длинные яркие хвосты, пышные воротники и т. п. – наблюдаются как раз у птиц. Ну и у насекомых вроде мухи-диопсиды – опять же с системой ZW. Впрочем, все это работает и для Х-хромосомы: хотя они есть и у самцов, но у самок их все-таки вдвое больше. Если у существ с системой определения пола XY ген странных вкусов самки оказывается на X-хромосоме, модель Муралидхар тоже позволяет ему распространяться, хотя в этом случае выбираемый признак все-таки не может быть слишком уж вредным для противоположного пола.

Прекрасно, но подтверждается ли модель хоть какими-то реальными фактами? Павитра изучила данные о генетике половых предпочтений 36 разных видов животных. Более чем для половины обнаружились некие смутные указания на то, что какие-то гены брачных предпочтений действительно локализуются на половых хромосомах. Правда, ни одного примера такого гена на хромосоме W не нашлось. Такова судьба биолога-теоретика: что-то посчитал, поиграл в начальные условия, вроде должно работать, а как оно на самом деле, узнаем позже. Биосфера велика и разнообразна, в ней можно найти практически все, что не противоречит уравнениям.

Вот, кстати, любопытный пример, не имеющий к нашей истории никакого отношения: в 1964 году Уильям Гамильтон предположил механизм, благодаря которому в популяции могут распространиться гены альтруизма. Механизм получил название «зеленая борода»: чтобы распространиться в популяции, гипотетический ген должен кодировать одновременно какой-либо наглядный признак (вроде вышеозначенной бороды) и склонность помогать тем, кто демонстрирует этот признак. Зеленобородые альтруисты, самоотверженно помогающие другим зеленобородым, получают эволюционное преимущество. Все это было теоретической абстракцией, придуманной Гамильтоном ради наглядности. В 1976 году Ричард Докинз заметил, что он очень-очень удивится, если подобный нелепый признак будет когда-то обнаружен. А в 2006-м он именно что был обнаружен. Правда, борода была не зеленой, а голубой, и не совсем борода, а чешуйки на горле, потому что речь идет о пятнистобокой игуане, обитающей в Калифорнии. Оказалось, что самцы с голубым горлом кооперируются друг с другом, защищаясь от самцов с оранжевым горлом. Вывод отсюда можно сделать такой: если биологи-теоретики придумали что-то складное, непременно поищите в природе – она-то ищет складное вот уже 4 млрд лет, так что, возможно, успела опередить самые смелые теоретические фантазии.

Мы отошли от темы полового конфликта так далеко, что обратно, казалось бы, уже не вырулить. Но мы попробуем сделать тут последний отчаянный пируэт. Один из теоретиков, занимавшихся биологией альтруизма после безвременного ухода Уильяма Гамильтона, – Мартин Новак (род. 1965) из Гарварда. За пределами научной тусовки Новак известен как автор книги «Суперкооператоры: альтруизм, эволюция и почему мы нужны друг другу, чтобы преуспеть». Именно у него училась – и опубликовала в соавторстве с ним несколько статей – вышеупомянутая Павитра Муралидхар, замечательный пример женщины, делающей стремительную карьеру в науке. А вот сам Новак был в 2020 году временно отстранен от преподавания за слишком тесные финансовые связи с Джеффри Эпштейном, осужденным за сексуальные преступления. Вот как причудливо тема пола вплетена в современную человеческую цивилизацию. Биологам-теоретикам вовек с этим не разобраться.

Ferguson-Smith A. C., Bourc'his D. The Discovery and Importance of Genomic Imprinting. ELife. 2018. 22(7): e42368.

Haig D. Coadaptation and Conflict, Misconception and Muddle, in the Evolution of Genomic Imprinting. Heredity (Edinburgh). 2014. 113(2): 96–103.

Haig D. Genomic Imprinting and the Evolutionary Psychology of Human Kinship. Proceedings of the National Academy of Science of the USA. 2011. 108 (suppl 2): 10878–10885.

Haig D., Graham C. Genomic Imprinting and the Strange Case of the Insulin-Like Growth Factor II Receptor. Cell. 1991. 64(6): 1045–1046.

Haig D., Westoby M. Parent-Specific Gene Expression and the Triploid Endosperm. The American Naturalist. 1989. 134(1): 147–155.

Holland B., Rice W. R. Perspective: Chase-Away Sexual Selection: Antagonistic Seduction Versus Resistance. Evolution. 1998. 52(1): 1–7.

Hubert J.-N., Demars J. Genomic Imprinting in the New Omics Era: A Model for Systems-Level Approaches. Frontiers in Genetics. 2022. 13: 838534.

McGrath J., Solter D. Completion of Mouse Embryogenesis Requires Both the Maternal and Paternal Genomes. Cell. 1984. 37(1): 179–183.

Muralidhar P. Mating Preferences of Selfish Sex Chromosomes. Nature. 2019. 570(7761): 376–379.

Nowak M. SuperCooperators: Altruism, Evolution, and Why We Need Each Other to Succeed. New York: Free Press, 2012.

Rice W. R. Sexually Antagonistic Genes: Experimental Evidence. Science. 1992. 256(5062): 1436–1439.

Rice W. Sexually Antagonistic Male Adaptation Triggered by Experimental Arrest of Female Evolution. Nature. 1996. 381(6579): 232–234.

Sinervo B., Chaine A., Clobert J., et al. Self-Recognition, Color Signals, and Cycles of Greenbeard Mutualism and Altruism. Proceedings of the National Academy of Science of the USA. 2006. 103(19): 7372–7377.

Глава двадцать четвертая, в которой во всем обвинили митохондрии

Однородительское наследование

Первые попытки биологов объяснить происхождение пола были этакими этюдами по применению самых фундаментальных законов биологии, пусть еще и не слишком хорошо понятых, а потому идти по следам тех исканий – чистое интеллектуальное наслаждение. Потом ученые перешли к частностям, и все стало немного скучнее и банальнее. Но затем, уже ближе к концу ХХ столетия, выяснилось, что случайности и частности как раз и есть самое фундаментальное свойство жизни на Земле, и каждый поворот ее истории, вероятно, уникален и неповторим во вселенском масштабе. И вот тут опять стало интересно.

Один из таких поворотов истории, возможно самый главный, дал начало эволюции сложных организмов, включая нас с вами. Осознанием его эпохальности наука обязана исследовательнице по имени Линн Маргулис, вышедшей замуж за астронома Карла Сагана и родившей ему двух детей. Доктор Маргулис изучала одноклеточные организмы и изумлялась сложности их внутреннего строения. Постепенно она пришла к убеждению, что если просто твердить: «Жизнь есть борьба за выживание», то эту сложность объяснить не получится. И тогда она, отчасти в пику Дарвину, стала продвигать симбиотическую теорию: согласно этой идее, эволюцией движет не борьба, а сотрудничество. Современные сложные клетки – продукт союза более простых клеток, и все то, что сейчас называют «клеточными органеллами», когда-то было самостоятельными организмами.

В этом она была не первой. Первыми, кажется, были русские ботаники Андрей Фаминцын (1835–1918) и Константин Мережковский (1855–1921, брат писателя и философа), которые в самом начале ХХ века догадались, что хлоропласты растений могут происходить от симбиотических водорослей. Примерно в то же время в Воронеже другой биолог, организатор местного Ботанического сада Борис Козо-Полянский (1890–1957), говорил, что от свободноживущих бактерий мог произойти другой элемент сложной клетки – митохондрии, которые почти у всех сложных организмов занимаются дыханием, то есть окислением еды с помощью кислорода. Их идеи не то чтобы были никем не замечены, но оставались в теневой зоне смелых гипотез, которые никто не берется проверять, потому что непонятно, как и зачем. Но граничащий с безумием энтузиазм Линн Маргулис сдвинул дело с мертвой точки.