Почему не почкование?
Если бы мы размножались почкованием, как гидры, или делением, как амебы, это дало бы нам ряд преимуществ, таких как скорость размножения и количество произведенных на свет потомков. Но! При таком методе воспроизводства мы получали бы всего лишь копии самих себя и не более того. Из поколения в поколение от матери к дочери, от дочери к внучке передавались бы одни и те же черты характера, да и представители одной семьи выглядели бы, как близнецы, только в разном возрасте.
Но не это было бы самым неприятным. Из поколения в поколение мы передавали бы своим потомкам одни и те же наследственные дефекты, ведь гены несут не только положительную, но и отрицательную информацию. Допустим, в каком-то поколении из-за отрицательного влияния окружающей среды появились люди с одной рукой. Если бы они размножались почкованием, то все их потомки тоже были бы однорукими, что существенно сказалось бы на качестве всего человечества.
Точно так же любое из теоретически возможных и практически воплощенных уродств процветало бы пышным цветом, и не было бы никакой возможности избавиться от него. Ведь почковаться не запретишь. Мало того: если бы вдруг у некоей особи А возникла бы какая-то полезная мутация, и у особи Б тоже возникла бы полезная мутация, то у двух положительно прекрасных человеческих экземпляров не было бы никакой возможности объединить эти полезные изменения, даже находись они территориально в шаге друг от друга. Таким образом, эволюция пошла бы хаотично и низкоэффективно. Естественный отбор прекратил бы свое существование, а все изменения происходили бы за счет случайных мутаций, которые бывают не настолько часто, чтобы сыграть хоть какую-то значимую роль.
Разделение на два пола понадобилось для улучшения видов. Ведь природе от биологического вида нужно не только размножение, но еще и совершенствование, стабильное улучшение поголовья и приспособление к постоянно изменяющимся условиям обитания.
Наглядно это можно проследить на примере разведения домашних животных. Иногда селекция в какой-нибудь линии породы, скажем собак, заходит в тупик, потому что все возможности скрещивания имеющихся в распоряжении специалистов пар исчерпаны, они все перероднились.
Инцест – близкородственное скрещивание – довольно успешно применяется в животноводстве и при грамотном подходе дает очень хорошие результаты. Чередуя родственных особей в определенном порядке и с определенной частотой, можно добиться резкого улучшения качества породы. Но когда количество родственников в одной линии становится слишком велико и соблюдать обоснованную безопасную очередность их использования уже невозможно, происходит обратный эффект. При хаотичном инцесте селекционеры получат усиление не столько положительных качеств особей, сколько отрицательных, и дождутся-таки увеличения числа «выродков» и откровенно нежизнеспособных животных.
На Псковщине есть небольшое озеро, представляющее из себя замкнутую экологическую систему. На протяжении столетий караси, живущие в этом озере, уже настолько перероднились между собой, что даже начали мутировать: новые рыбы в карасиных семьях рождаются безглазыми. И это еще самое малое, что ждет любителей близкородственного скрещивания.
Чтобы снизить риск возникновения подобных явлений, животноводы используют метод свежей крови, то есть периодически используют производителей с совершенно чужеродными для данной породы генами. Применительно ко псковским карасям – если не забросить в озеро десант из нормальных карасей, не имеющих общих генов с местными, то этот дефект так и закрепится в местной популяции навсегда. Вот чем опасно варение в собственном соку.
Партеногенез имеет много общего с почкованием: воспроизводство происходит с участием только одной особи. Однако это не просто производство себе подобных организмов путем «ксерокопирования». Способность клеток размножаться без вливания дополнительной генетической информации, носителем которой является сперматозоид, открывает перед генетиками и биологами очень широкие возможности.
Например, можно научиться выращивать запасные органы для человека на случай травмы или тяжелого заболевания. С учетом развития современной генной инженерии эта идея не выглядит такой уж сказкой. Думается, что многие не отказались бы иметь банк запасных органов. С точки зрения размножения, девственный метод очень экономичен и максимально производителен. Еще бы: потомство может давать каждая особь, а не только те или только эти. Однако не все так просто.
Если бы мы размножались партеногенезом или почкованием, то были бы просто клонами друг друга
Несколько лет назад американские ученые провели интересный эксперимент. Они создали виртуальную популяцию животных количеством в тысячу голов. При этом 980 самок приносили потомство обычным классическим способом с участием виртуальных самцов, а 20 самок получили возможность размножаться партеногенезом. Поначалу потомство партеногенетических самок очень быстро увеличивалось и через малое время стало преобладать над потомством обычных самок. Через 30 поколений количество бессамцовых особей достигло 95 %! Сомнений не оставалось – еще немного, и популяция была бы представлена исключительно партеногенетическими самками, их конкурентки попросту вымерли бы, будучи не в состоянии соревноваться с ними в скорости размножения и количестве приносимых потомков. И на этом эксперимент можно было бы заканчивать, если бы не два обстоятельства.
Чтобы максимально приблизить эксперимент к жизни, его авторы ввели в программу два фактора: они населили свой виртуальный мир возбудителями различных болезней и дали возможность животным мутировать, причем не только в положительную, но и, как это бывает в реальности, в отрицательную сторону.
Дойдя до определенной критической точки, когда количество самок «нетрадиционной ориентации» достигло своего, судя по всему, максимума, их прогрессивное развитие остановилось, и начался бурный регресс. На сцену выступили болезни и мутации. Многочисленное партено-генетическое потомство начало стремительно уменьшаться – виртуальных животных косила виртуальная эпидемия. Те самые вирусы, которые были внесены в программу популяции, погубили почти всех партеногенетических животных. Почему они оказались настолько неустойчивы к заболеваниям?
Вся информация о том, как будет выглядеть живая особь, ее привычки, склонность к болезням и особенность поведения зашифрованы в ДНК. Пресловутая ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) – длинная полимерная молекула, состоящая из повторяющихся блоков, которая выглядит как двойная спираль из нуклеотидов. Ширина спирали составляет 2,2–2,4 нм.
Повышенный уровень радиации, оксиданты, вирусы, химические вещества могут привести к повреждению ДНК: молекула может терять целые участки хромосом и, соответственно, будет передавать потомкам искаженную, нарушенную информацию. Чтобы последующее поколение могло избавиться от мутаций, необходима здоровая молекула извне, чтобы залатать ею генные прорехи.
В эксперименте вся популяция доминирующих самок была представлена потомками всего лишь 20 прародительниц. Из поколения в поколение от матери к дочери внутри популяции развивалось всего 20 линий вида, причем у каждой из этих линий имелся только один ДНК-код, полученный ею от основательницы. Этот код сохранялся из поколения в поколение и передавался потомкам без каких-либо изменений, ведь новым животным неоткуда было получить свежий генетический материал, они появлялись на свет только от одного родителя, точнее, родительницы. Картина складывалась такая же, какую мы наблюдаем при почковании. Если заболевание настигало какую-нибудь из самок, то оно поражало всех последующих представительниц ее линии. Говоря языком компьютерщиков, вирус, взломав код одной особи, уже безо всякого труда внедряется в организмы остальных с таким же кодом: пароль у него уже есть. Таким образом, заболеванию понадобилось взломать всего лишь 20 кодов, чтобы погубить почти всю популяцию, а исправить повреждения в ДНК несчастным самочкам было нечем.
Вирусам понадобится совсем немного времени, чтобы взломать ДНК-коды партеногенетических животных
А вот представителям популяции, полученной путем классического способа размножения с участием самцов, противостоять вирусу было намного проще – спонтанное соединение генов дало большое разнообразие генетических комбинаций. Вирусу понадобилось куда больше времени на то, чтобы вывести их из строя, к тому же некоторые коды оказались ему и вовсе не по зубам. Но что произошло дальше?
Чем больше генетических комбинаций в потомстве, тем выше шансы на выживаемость
