Расширенный фенотип: Дальнее влияние гена - Ричард Докинз

Джанзен (1977) столкнулся с тем же затруднением, и предложил расценивать клон одуванчиков как один «эволюционный индивидуум» (генет, по Херперу), эквивалентный единому дереву, хотя он не поднимается высоко в воздух, более сосредотачиваясь у поверхности, и разделён на физически отдельные «растения» (раметы по Херперу). Согласно этому представлению, на всей территории северной Америки существуют только четыре индивидуальных одуванчика, конкурирующие друг с другом за эту территорию. Джанзен рассматривает клон тлей аналогично. Его статья вообще не имеет никаких литературных ссылок, но это представление не ново. Оно восходит к, по крайней мере 1854 году, когда T. Х. Хаксли «трактовал каждый цикл жизни – от одного акта полового размножения до другого – как индивидуума, являющегося единой единицей. Он даже трактовал линию бесполого размножения тлей как индивидуум» (Ghiselin 1981). В таком стиле размышлений есть достоинства, но я покажу, что оно упускает кое-что важное.

Вот один способ переформулировать соображения Хаксли-Джанзена. Зародышевая линия типичного организма, скажем – человека, проходит через возможно несколько дюжин последовательных митотических делений между каждым мейозом. Если использовать описанный в главе 5 «ретроспективный» способ рассмотрения «прошлого опыта гена», то любой взятый ген в ныне живущем человеке имеет такую историю клеточных делений: мейоз, митоз, митоз....митоз, мейоз. В каждом следующем теле, в параллель с митотическим делением зародышевой линии, другие митотические деления снабдили зародышевую линию большим клоном клеток-«помощников», сгруппированных вместе в тело, где находится зародышевая линия. В каждом поколении зародышевая линия втискивается в одноклеточное «бутылочное горлышко» (гамета с последующей зиготой), которое затем раздувается в многоклеточное, которое затем снова втискивается в новое бутылочное горлышко, и т.д. (Bonner 1974).

Многоклеточное тело – машина для производства одноклеточных пропагул. Большие тела, такие как у слонов, наглядно воспринимаются как тяжёлые машины и даже заводы, в создание которых временно вбухано много ресурсов – с целью позже улучшить производство пропагул (Southwood 1976). В некотором смысле зародышевая линия заинтересована в уменьшении инвестиций капитала в тяжёлые машины, в уменьшении количества делений клеток в фазе роста с тем, чтобы сократить интервал между актами воспроизводства. Однако этот интервал имеет оптимальную длительность, которая различна для различных форм жизни. Гены, побуждавшие слонов размножаться, когда те слишком молоды и малы, размножали себя менее эффективно чем аллели, стремящиеся выдержать оптимальный интервал размножения. Оптимальный интервал для генов, оказавшихся в генофонде слона, намного длиннее, чем таковой для генов в генофонде мыши. Слону требуется инвестировать больше капитала, прежде чем эти инвестиции начнут «окупаться». Простейшие в значительной степени вообще обходится без фазы роста в жизненном цикле, и все их деления клетки «репродуктивные».

Отсюда следует, что данный способ рассмотрения организмов полагает, что их конечным продуктом, «целью» фазы роста жизненного цикла, является воспроизводство. Все митотические деления клетки, создающие слона, направлены на достижение финала – размножения жизнеспособных гамет, которые преуспеют в увековечивании зародышевой линии. Теперь, держа это в уме, посмотрим на тлей. Летом бесполые самки проходят ряд поколений бесполого воспроизводства, достигающий кульминации в единственном половом поколении, с которого цикл начинается снова. Ясно, что по аналогии со слоном, легко согласиться с Джанзеном в рассмотрении летних бесполых поколений как всецело направленных на финал – половое воспроизводство осенью. Бесполое воспроизводство, согласно этому представлению – на деле не воспроизводство вообще. Это – рост, такой же, как рост тела отдельного слона. Для Джанзена весь клон самок тлей – единственный эволюционный индивидуум, потому что он продукт единственного полового слияния. Да, это необычный индивидуум, который оказался раздроблен на множество физически отдельных единиц, ну и что? Каждая из этих физических единиц несёт собственный фрагмент зародышевой линии, но то же самое делает левый и правый яичник слонихи. Фрагменты зародышевой линии у тли отделены слоем воздуха, а у слонихи два яичника отделены кишками, но, опять же – ну и что?

Как ни убедительна эта линия доказательств, но я уже упомянул, по-моему она пропускает важный момент. Правильно расценить большинство митотических делений клетки как «рост», «нацеленный» на финальную цель – воспроизводство, и правильно расценить индивидуальный организм как продукт одного репродуктивного акта, но Джанзен не прав, приравнивая различие между воспроизводством и ростом к различию между половым и бесполым размножением. Да, что и говорить, здесь имеется важное различие, но это не различие между половым и бесполым, точно также это не различие между мейозом и митозом.

Различие, которое я хочу подчеркнуть – это различие между делениями клеток зародышевой линии (воспроизводство), и делением соматических клеток, или клеток «тупиковой линии» (рост). Деление клеток зародышевой линии – это такое деление, когда дублируемые гены имеют шанс стать предками неопределенно длинной линии потомков, а гены – фактически истинные репликаторы зародышевой линии в смысле главы 5. Деление клеток зародышевой линии может быть митотическим или мейотическим. Если мы просто наблюдаем деление клетки под микроскопом, то мы не можем узнать, делятся ли это клетки зародышевой линии или нет. Деления как клеток зародышевой линии, так и соматических клеток могут быть внешне неотличимым митозом.

Если мы рассмотрим ген в любой клетке в живущем организме, и проследим его историю в эволюционное прошлое, то немного самых недавних клеточных делений его «опыта» могут быть соматическими, но как только мы достигаем деления клетки зародышевой линии на нашем марше назад, то все предыдущие деления в истории гена будут делениями зародышевой линии. Деления клетки зародышевой линии можно трактовать как эволюционный переход вперёд, в то время как соматические деления клетки являются переходом вбок. Соматические деления клеток используются для изготовления смертных тканей, органов и инструментов, «цель» которых – поддержка делений клеток зародышевой линии. Мир населён генами выжившими в зародышевых линиях с помощью, полученной от их точных дубликатов в соматических клетках. Рост происходит вследствие размножения соматических клеток тупиковой линии, в то время как воспроизводство – средство размножения клеток зародышевой линии.

Харпер (1977) определяет различие между воспроизводством и ростом растений, которые будет в норме означать то же самое, что и моё различие между делениями клеток зародышевой линии и соматическими: «различие, определённое здесь между “воспроизводством” и “ростом” состоит в том, что воспроизводство – это формирование нового индивидуума из единственной клетки: это – обычно (хотя и не всегда – например при апомиксисе) зигота. В ходе этого процесса новый индивидуум “воспроизводится” по информации, закодированной в клетке. Рост же, напротив – следует из развития организованных меристем» (Харпер, 1977 с. 27). В чём сущность здесь – действительно ли есть важное биологическое различие между ростом и воспроизводством, которое – не есть то же самое, как различие между митозом и мейозом + наличием пола? Действительно ли есть критическое различие между «репродуцированием», которое делают две тли с одной стороны, и «ростом», когда одна тля просто дублируется по образу другой? Джанзен возможно сказал бы, что нет. Харпер возможно сказал бы, что да. Я согласен с Харпером, но я не смог бы доказать мою позицию, пока не прочитал вдохновляющую книгу «Развитие» Дж. T. Боннера (1974). Доказательство лучше всего сделать с помощью мысленного эксперимента.

Представьте себе примитивное растение, состоящее из плоского, листоподобного тела, плавающего на поверхности моря. Питательные вещества оно поглощает нижней частью тела, а солнечный свет – верхней. Вместо «репродуцирования» (то есть распространения одноклеточных пропагул, могущих прорастать в другом месте), оно просто растёт по краям, расползаясь во всё больший и больший круглый зелёный ковёр, подобный листу чудовищной водяной лилии – несколько миль в поперечнике, продолжающий расти. Возможно, что старые части тела в конечном счёте отмирают, и оно будет представлять собой скорее расширяющееся кольцо, а не полный круг, подобный настоящему листу лилии. Также возможно, что время от времени куски тела откалываются наподобие плавучих льдин, откалывающихся от пакового льда, и независимо дрейфующих в другие частям океана. Даже если мы допускаем такой способ «размножения», то я покажу, что это не есть воспроизводство в интересующем нас смысле слова.