До сих пор не существует чисто генетической теории, которая объясняла бы половое размножение и получила бы всеобщее признание. Все больше студентов-эволюционистов верят, что решение великой загадки полового размножения лежит в области экологии, а не генетики.
Мир — шахматная доска; природные явления — фигуры; то, что мы называем законами природы — правила игры. Наш оппонент скрыт от нас. Мы знаем, что он всегда играет честно, беспристрастно и терпеливо. А еще мы знаем, что он никогда не прощает ошибок и никогда не зевает.
Томас Генри Хаксли (Thomas Henry Huxley), «Образование без предрассудков» (A Liberal Education).
Бделлоидные коловратки — нечто выдающееся даже среди микроскопических животных. Они живут везде, где есть пресная вода — от лужи в вашем водостоке до горячих источников у Мертвого моря и временных озер Антарктики. Они выглядят как живые запятые, катающиеся на маленьких турбинах, приделанных спереди их тел. А когда приютивший их водоем высыхает или замерзает, они образуют маленькую «кавычку» и засыпают. Эти «кавычки» (цисты) — самые настоящие коловраткоубежища, удивительно устойчивые к воздействиям окружающей среды. Их можно кипятить или замораживать почти до абсолютного нуля на целый час, и они останутся живы. Эти цисты носятся по миру в виде пыли и, похоже, регулярно путешествуют из Африки в Америку и обратно. Как только жизнь улучшается, циста тут же снова превращается в коловратку, которая принимается рассекать по луже на своей турбине, попутно поедая бактерии, а через несколько часов откладывает яйца, из которых вырастают другие коловратки. В результате всего за пару месяцев она может заполнить своим потомством среднего размера озеро.
Но, помимо продвинутости бделлоидных коловраток в вопросах устойчивости и плодовитости, у них есть еще одна странная особенность. Никто никогда не видел их самцов. Насколько известно биологам, каждая отдельная особь каждого из пяти сотен видов бделлоидных коловраток — самка. Так что скрещивание — не в их репертуаре.
Возможно, эти животные смешивают чужие гены со своими, поедая мертвых товарищей и абсорбируя некоторые их гены{51}. Однако недавнее исследование Мэттью Мезельсона и Дэвида Уэлша (David Welsh) дает повод считать, что у них вообще не бывает полового размножения. Ученые обнаружили, что в участках, не влияющих на генную функцию, один и тот же ген у двух разных индивидов может отличаться на 30 % — это уровень различий, предполагающий, что бделлоиды отказались от полового размножения где-то между 40 и 80 миллионами лет назад{52}.
Есть много видов, у которых никогда не бывает полового размножения — от одуванчиков и ящериц до бактерий и амеб. Но бделлоиды — единственный в этой связи пример целого отряда животных. Возможно, из-за этого бделлоиды так друг на друга и похожи, хотя их родственники — моногононтные коловратки — демонстрируют собой все разнообразие знаков препинания. В общем, бделлоиды — это живой упрек общепринятым в биологии книжным представлениям, согласно которым, без полового размножения эволюция едва ли происходит, а вид не может адаптироваться к изменениям окружающей среды. Существование бделлоидных коловраток — это, говоря словами Джона Мэйнарда Смита, «эволюционный скандал»{53}.
Искусство немножко отличаться
Если только при клонировании не случится генетической ошибки, потомок бделлоидной коловратки будет идентичен своей матери. Человеческий же детеныш не идентичен своим родителям — это очевидное следствие полового размножения. По мнению многих экологов, главный смысл последнего — именно в создании различий.
В 1966 году Джордж Уильямс вскрыл логическую ошибку, лежащую в основе наиболее распространенного на тот момент объяснения полового размножения: оно требовало, чтобы особи игнорировали свои кратковременные эгоистичные интересы во имя дальнейшего выживания и эволюции всего вида. Такая форма самоотречения могла бы возникнуть только в очень специфических обстоятельствах. Уильямс не смог предложить другого объяснения вместо развенчанного, но заметил, что половое размножение и расселение обычно сопряжены. Для заселения ближайшей окружающей местности бесполым путем, трава пускает усы. Но для более широкого распространения она вверяет ветру семена, произведенные половым путем. У половых форм тли вырастают крылья, у бесполых — нет. Немедленно возникает ассоциация: если ваши дети собираются ехать за границу, то они там лучше устроятся, если каждый из них будет немного отличаться от вас, потому что там все может оказаться иначе, чем дома{54}.
На протяжении 1970-х данную идею разрабатывали в основном экологи. В 1971 году, впервые взявшись за эту проблему, Джон Мэйнард Смит предположил, что половое размножение необходимо, когда два разных организма мигрируют в новую среду обитания, в которой их особенности лучше объединить{55}. Через два года Уильямс тоже вернулся к этой теме и выдвинул гипотезу, что если основная часть молоди все равно умирает (как это происходит с большинством путешественников), то выживают только самые приспособленные. Поэтому не важно, сколько у организма молоди среднестатистического качества — важно, чтобы какая-то ее часть была исключительно хорошо приспособлена. Если вы хотите, чтобы ваш сын стал папой римским, самый лучший способ добиться этого — иметь много разных детей и надеяться, что один из них окажется достаточно добрым, умным и религиозным{56}.
Простая аналогия — лотерея. Размножаться бесполо — все равно что купить много лотерейных билетов с одним и тем же номером. Чтобы иметь шанс выиграть в лотерее, нужно много разных билетов. Поэтому половое размножение необходимо индивиду так же, как и виду — если потомство собирается столкнуться с измененными или необычными условиями обитания.
Уильямса особенно заинтересовали организмы вроде тлей и моногононтных коловраток, у которых половое размножение случается всего один раз на несколько поколений. Тли делают это летом на розовом кусте, а моногононтные коловратки — в уличных лужах. Но когда лето заканчивается, последнее поколение тлей и моногононтных коловраток поголовно размножается половым путем: самцы и самки разыскивают друг друга, спариваются и производят крепких потомков, которые проведут зиму или засуху в твердых цистах — в ожидании возвращения лучших условий. Уильямсу это напоминало ту самую лотерею. Пока условия хороши и предсказуемы, стоит размножаться как можно быстрее — бесполо. Когда же маленький мирок переживает маленький конец света и очередное поколение тлей или коловраток сталкивается с неопределенностью, оказывается выгодным произвести много разнообразных потомков — в надежде, что хотя бы один из них окажется хорошо приспособленным к новым условиям.
Уильямс противопоставлял «тле-коловраточную» модель двум другим — «клубнично-коралловой» и «вязо-устричной». Клубника и животные, строящие коралловые рифы, всю жизнь сидят на одном месте и пускают вокруг себя усы или коралловые отростки — так организм и его копии постепенно распространяются в окружающем пространстве. Но когда они хотят выселить свое потомство гораздо дальше — чтобы найти новое, нетронутое местообитание, — клубника половым путем образует семена, а кораллы таким же образом образуют личинок, которые называются планулами. Первые разносятся птицами, а вторые дрейфуют много дней в океанических течениях. Уильямс видел в этом «пространственную» версию лотереи: те, кто путешествует дальше всех, с наибольшей вероятностью встретят другие условия, поэтому выгодно производить генетически разнообразных потомков — чтобы одному или нескольким из них новые условия подошли. Вязы и устрицы, размножающиеся половым путем, производят миллионы крохотных потомков, которые дрейфуют в потоках воздуха или в океанических течениях, пока нескольким из них не посчастливится оказаться в подходящем месте и начать новую жизнь. Почему они это делают? Потому, сказал Уильямс, что и вязы, и устрицы уже перенаселили места своего обитания. На устричной отмели — всего несколько проплешин, в вязнике — всего несколько просветов. На каждую вакансию придут многие тысячи кандидатов — в виде новых личинок и семян. Поэтому их потомству мало просто выжить. Важно, является ли оно лучшим из лучших. Половой процесс порождает разнообразие и делает нескольких потомков исключительными, а нескольких — безнадежными, то время как бесполое размножение делает их всех одинаковыми{57}.
Гипотеза Уильямса появлялась в последние годы в самых разных обличьях, под многими именами и с разными хитрыми модификациями. Однако математические модели показали, что «лотерея» работает, только если приз — настоящий джек-пот. Учитывая двойное преимущество бесполых форм, половое размножение выгодно лишь тогда, когда несколько выживших путешественников действительно устраиваются очень хорошо. Иначе оно не окупается{58}.
