Мэтт Ридли - Секс и эволюция человеческой природы

Эта перетасовка называется кроссинговером и происходит между абсолютно всеми парами хромосом у большинства видов животных и растений. Раньше большинство исследователей считали, что единственный результат кроссинговера — тщательная перетасовка генов. Но Хейг и Грейфен предложили другое объяснение. Они предположили, что кроссинговер — это один из внутриклеточных «правоохранительных» механизмов. В идеальном мире полицейские не нужны, потому что там никто никого не убивает. Но в нашем обществе они существуют не в качестве занятного украшения, а для предотвращения его разрушения преследующими эгоистичные цели индивидами. Согласно теории Хейга-Грейфена, «кроссинговеры» патрулируют геном и следят, чтобы деление хромосом происходило честно.

Эту теорию не так уж легко подтвердить. Как заметил в своей сухой австралийской манере Хейг, кроссинговер — это как репеллент от слонов. Вы можете сказать, что он работает, потому что вы не видите рядом ни одного слона{134}.

У мышей и мух каиновские гены выживают, пытаясь как можно крепче ухватиться за свои «противогазы» и находясь к ним как можно ближе, чтобы кроссинговеру было сложно их разделить. Но есть пара хромосом, просто кишащая каиновскими генами — половые хромосомы, у которых не бывает кроссинговера. У людей и у многих других животных пол определяется генетической лотереей. Если вы получаете от родителей пару X-хромосом, то становитесь самкой, а если по одной хромосоме X и Y, то самцом (если только вы не птица, паук или бабочка, у которых все — ровно наоборот). Y-хромосомы содержат гены, определяющие самцовость, и их участки несовместимы с X-хромосомами — поэтому между ними не происходит кроссинговера[41]. Вследствие этого, каиновский ген на X-хромосоме, ничем не рискуя, может спокойно убивать Y-хромосому, сместив, таким образом, соотношение полов в следующем поколении в пользу самок. Заметьте: если негативные последствия этого расхлебывают все представители популяции в равной степени, то пользу от монополизирования потомства каиновский ген получает единолично — подобно оппортунистам, истощившим общинное пастбище{135}.

Однако в целом общие интересы оказываются сильнее эгоистичных порывов отдельных генов-нарушителей. Как сказал Эгберт Ли, «парламент генов» защищает свои права{136}. Но, надо думать, некоторые из моих читателей недовольны. Они говорят: «Маленький экскурс в клеточную бюрократию, хоть это и было забавно, не помог нам приблизиться к ответу на вопрос, заданный в начале главы: почему полов — два?»

Имейте терпение. К ответу нас приведет путь исследования конфликтов интересов между наборами генов, ибо сама двуполость может оказаться частью клеточной бюрократической машины.

Самцы определяются как пол, поставляющий сперму или пыльцу — многочисленные маленькие и подвижные гаметы. Самки же производят несколько больших неподвижных гамет — яйцеклеток. Но размер — не единственное различие между женской и мужской гаметой. Гораздо интереснее для нас сейчас гены, которые потомок получает только от матери (т. е., лишь из яйцеклетки). В 1981 году двое проницательных ученых из Гарварда, которых я буду превозносить еще не раз — Леда Космидес (Leda Cosmides) и Джон Туби — по кусочкам собрали историю одного мощнейшего генетического восстания против «парламента генов», восстания, заставившего эволюцию животных и растений пойти новым, довольно причудливым путем. В конце него возникла двуполость{137}.

До сих пор я не обращал внимания на то, от кого из родителей приходят гены. Но это не совсем корректно. Когда сперматозоид оплодотворяет яйцеклетку, он передает ей всего одну вещь — полный генов мешок, называемый ядром. Все остальные его части в яйцеклетку не попадут — в том числе, и несколько отцовских генов, находящихся вне ядра. Они расположены в микроскопических структурах — определенных органеллах. Существует два основных типа органелл, содержащих гены — митохондрии и хлоропласты. Первые используют кислород, чтобы получать энергию из пищи (у растений), а вторые (встречающиеся у растений) приспособили солнечный свет, чтобы делать пищу из воздуха и воды. Эти органеллы происходят от свободноживущих бактерий, которые поселились внутри клеток и были «одомашнены», поскольку их биохимические способности оказались полезны клетке-хозяину. Они пришли сюда со своими генами, многие из которых и у них по-прежнему работают. Человеческие митохондрии, к примеру, содержат 37 собственных генов. И спросить «почему полов — два?» это то же самое, что поинтересоваться «почему гены органелл (еще их называют цитоплазматическими генами) наследуются по материнской линии?»{138}.

Почему бы вместе с ядром в яйцеклетку не пустить и органеллы сперматозоида? Эволюция, судя по всему, сделала все возможное, чтобы избежать этого. У растений небольшое пережатие спермия предотвращает попадание отцовских органелл в яйцеклетку. У животных ядро сперматозоида перед входом в яйцеклетку проходит что-то вроде полного личного досмотра с раздеванием, в результате чего все органеллы остаются снаружи. Для чего же это нужно?

Ответ нужно искать в исключении из этого правила: у водорослей Chlamydomonas есть два пола — «плюс» и «минус». Это вместо самцов и самок. У этого вида родительские хлоропласты ведут самую настоящую войну на истощение, в которой выживают всего 5 % из них. Они принадлежат родителю «плюс», который побеждает «минусы» в силу численного превосходства{139}. Эта война истощает клетку. Ядерные гены подобны шекспировскому герцогу из «Ромео и Джульетты», с горечью смотрящему на вражду двух своих подданных:

Как вскоре выяснит герцог, даже эта суровая угроза оказалась не способна погасить ссору. Если бы он последовал примеру ядерных генов, то убил бы все семейство Ромео Монтекки. Ядерные гены матери и отца вступают в сговор, в результате которого внеядерные гены отца оказываются убиты. Ядру самца выгодно позволить убить свои органеллы и получить за это жизнеспособное потомство. Владельцы более покорной версии органелл (пола «минус») хоть и жертвуют ими, но получают преимущество. Если организм может выбирать, скреститься ли со «своим» типом, развязав войну органелл, или с другим, гарантировав мир, то любое отклонение в популяции от равного числа убийц и жертв (50:50) приносит пользу более редкому типу (он всегда найдет партнера, с которым не будут воевать его органеллы). В результате, соотношение двух типов в следующих поколениях само себя корректирует. Так возникли два пола: убийца, передающий органеллы в следующее поколение, и жертва, не делающая этого.

На основании этих аргументов, Лоренс Херст из Оксфорда утверждает: двуполость — неизбежное следствие полового процесса, происходящего путем слияния двух клеток. Другими словами, если у данного вида половой процесс происходит именно таким образом, как у Chlamydomonas и большинства животных и растений, то вы обнаружите у него два пола. Если же он представляет собой конъюгацию — формирование трубки между двумя клетками и передачу по ней ядра без их слияния, то не происходит и конфликта между органеллами, и не нужно пола-убийцы и пола-жертвы. И правда: у видов с половым процессом конъюгационного типа — ресничных протистов и грибов — существуют многие десятки полов. А у всех (почти без исключения) видов с половым процессом, идущим путем слияния клеток, полов — два. Убедительным примером в этой связи является ресничная инфузория отряда Hypotricha, у которой половой процесс может проходить обоими способами. Если он идет слиянием клеток, инфузория ведет себя так, словно у нее два пола, а в случае же конъюгации — будто полов много.

В 1991 году, внося окончательные правки в свою стройную теорию, Херст наткнулся на одну форму миксомицета, казалось бы, ей противоречившую — у нее имеется целых 13 полов, хотя половой процесс проходит по типу клеточного слияния. Но ученый изучил вопрос более подробно и обнаружил, что все 13 полов выстроены в строгую иерархию. Пол 13 всегда передает органеллы — независимо от того, с кем он скрещивается. Пол 12 передает их, только если скрещивается с 11-м или меньшим по номеру. И так далее. Это работает так же, как и двуполость — просто выглядит чуточку сложнее{140}.