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

Pinker S. The False Allure of Group Selection. The Handbook of Evolutionary Psychology. Ed. D. Buss. New York: Wiley, 2015.

Sober E., Wilson D. S. Adaptation and Natural Selection Revisited. Journal of Evolutionary Biology. 2011. 24(2): 462–468.

Williams G. C. Adaptation and Natural Selection. Princeton, NJ: Princeton University Press, 1966. (Last edition, 2019.)

Глава восьмая, в которой рассмотрены особенности секса на лоне природы

Викарий из Брея

Интересно, есть ли где-нибудь инопланетяне, похожие на нас? Вопрос вроде бы совсем уж нелепый, однако в прошлом веке его обсуждали два очень уважаемых биолога. Один из них – уже знакомый нам Стивен Джей Гулд. По научной специализации его можно назвать палеонтологом, однако часто его величают «историком науки» (видимо, по причине его огромной эрудиции) или даже «популяризатором» – за способность задавать вот такие неожиданные вопросы про инопланетян или придумывать для сложнейших биологических концепций такие метафоры, которые способен понять каждый школьник. В 1989 году Гулд выпустил книгу «Удивительная жизнь», вполне научно-популярную, где среди прочего задал себе, коллегам и читателям вопрос: что будет, если проиграть всю историю жизни на Земле еще раз? Повторится ли все точно так же, а если нет, то что изменится? Появится ли снова разум в линии билатеральных вторичноротых плацентарных эуархонтоглиров, как у нас, или он засияет на какой-то другой ветке эволюционного дерева? Ответ Гулда состоял в том, что повторить ничего не получится: при всех закономерностях слишком много было на этом пути случайных развилок и перепутий.

С Гулдом поспорил другой маститый биолог, ныне здравствующий Саймон Конвей-Моррис (род. 1951), утверждавший, в частности, в другой замечательной книге, «Горнило творения» (1998), что пути эволюции повторятся, поскольку у каждой проблемы, с которой сталкиваются живые существа, есть лишь ограниченное число решений и решения эти будут неизбежно появляться снова и снова. Так, проблема полета в ходе эволюции была решена минимум четырежды (у насекомых, птерозавров, птиц и рукокрылых млекопитающих), и решение – крыло – было примерно одинаковым. Это называется конвергенция. Больше всех о ней знают палеонтологи: найдут какую-нибудь окаменевшую штуку с ромбическими чешуйками, расположенными по спирали, и спорят, что это: шишка хвойного дерева или океаническая губка. Когда вы впервые встретите двуногого и двуглазого инопланетянина, не удивляйтесь, если окажется, что на самом деле это побег глубоководной водоросли со спутника Юпитера.

Ответ Конвей-Морриса, сам по себе вполне научный, хорошо ложится в стройную конструкцию, где есть место божественной мудрости и предопределению. Дело в том, что Конвей-Моррис верит в Бога, и Бог ему в этом судья. Мы-то уж точно не станем ввязываться в теологические дискуссии, нам здесь интересно другое: вот, к примеру, секс. Возник бы он еще раз при повторном проигрывании этой пьесы, или его появлением мы обязаны какой-то случайности?

Ответ на этот вопрос связан с тем самым «объяснением» полового размножения, которое биологи пытались найти. Если секс нужен для того, чтобы бороться с мутационным грузом и препятствовать генетическому вырождению, – вполне вероятно, что он универсален. Жизнь, в какой бы звездной системе она ни возникла, должна быть основана на самокопировании несовершенных репликаторов, а при таком копировании возникают ошибки, а ошибки надо держать в узде. Модели популяционной генетики, как правило, строятся на самых общих предположениях и никак не учитывают милые частности нашей земной жизни.

Однако далеко не все черты этой жизни могут оказаться универсальными. Вот, скажем, хищничество: им занимается огромная доля земных организмов, однако существуют толстенные ветви эволюционного древа, к примеру растения, которые в этом грехе были замечены редко. Хищничество неразрывно связано с движением, и мы можем вообразить планету, где это самое движение будет проблематичным в силу законов физики. Если бы секс как-то зависел от хищничества, можно было бы заподозрить, что он вовсе не так уж универсален.

Существует несколько – на самом деле довольно много, если учитывать различные вариации и уточнения, – теорий, которые объясняют существование полового размножения не общими законами эволюции несовершенных репликаторов, а частностями взаимодействия организмов с их средой обитания. Назовем эти теории «экологическими». По большей части они восходят к идее Августа Вейсмана о том, что половое размножение – точнее, рекомбинация – требуется для того, чтобы создавать в потомстве разнообразие, дающее исходный материал для приспособления к меняющимся условиям среды. Да, в общем виде эта идея страдает недугом, описанным в прошлой главе: она отсылает к идее группового отбора, которая, вообще говоря, ведет к недоразумениям. Однако этот недуг лечится: надо просто показать, что предполагаемое преимущество секса наступает не когда-то в отдаленном будущем, а прямо в следующем поколении. Тогда секс будет выгоден не виду в целом, а непосредственно той паре родителей, которые вздумают им заняться.

Эта идея – вернее, целый букет идей – получила странное название «гипотезы викария из Брея». Викарий из Брея – это священнослужитель, который, согласно книге XVII века «Достойные люди Англии» (Worthies of England), под влиянием исторических обстоятельств дважды менял свое вероисповедание с католического на протестантское и обратно. Когда его спрашивали, что же из этого все-таки более соответствует его внутренним убеждениям, он отвечал: «По моим убеждениям, я должен во что бы то ни стало оставаться викарием города Брея». Зрелый, государственно мудрый ответ. На современном русском языке викария из Брея назвали бы «системным человеком», что подразумевает определенную долю моральной гибкости.

Об этом викарии упомянул уже упоминавшийся нами канадский биолог Грэм Белл в любопытной дискуссии о сексе, происходившей между несколькими именитыми биологами в 1970-х годах. Одним из участников дискуссии был Джордж Уильямс, которого мы тоже уже представляли читателям. Именно он привел несколько примеров ситуаций, когда проявить гибкость, успевая за меняющимися условиями жизни, может оказаться очень важным, а потому половое размножение должно оказаться полезным здесь и сейчас. Об этой научной дискуссии можно прочитать в разных книгах о происхождении полового размножения – к примеру, «Секс и эволюция человеческой природы» Мэтта Ридли. Между тем с тех пор прошло полвека, и обсуждавшиеся тогда проблемы уже ушли довольно глубоко в историю науки. Поэтому расскажем о них максимально конспективно.

По версии Уильямса, секс уж точно имеет смысл, если в каждом поколении выживает лишь небольшая доля потомков – те, чьи параметры соответствуют непредсказуемым требованиям среды, то есть «самые лучшие». Если по какому-то признаку среди потомков существует статистическое распределение, выиграет тот родитель, кому удастся сделать это распределение как можно шире, даже ценой огромного числа не выживших. А секс, согласно идеям Августа Вейсмана, как раз и должен уметь растягивать статистические распределения.

Уильямс предложил три ситуации, когда секс может стать рецептом выигрыша. Он назвал эти ситуации в честь организмов, которые, по его мнению, могут быть наглядным примером в каждом из случаев. Первый сценарий получил имя «тлей и коловраток»: секс может помочь, если популяцию время от времени накрывает катастрофа (к примеру, наступают заморозки или пересыхает водоем). У тлей после череды бесполых поколений как раз в конце лета, в преддверии трудных времен, наступает сезон полового размножения. Мы же можем здесь вспомнить плесневой грибок из шестой главы: он переходит к сексу только после того, как съест все самое вкусное на своей чашке Петри. Это же справедливо и для многих одноклеточных организмов: чтобы побудить их к половому размножению, надо как-то намекнуть им, что жизнь есть боль, а не фунт изюма (например, лишив их питания).

Второй пример Уильямса – «кораллы и земляника». Разнообразие поможет, если потомкам предстоит отселиться в новые, неизведанные места. Кораллы образуют для расселения подвижные личинки-планулы, а земляника осваивает ближайшие окрестности с помощью усов, то есть бесполого размножения, а для более широкой экспансии обращается к сексу, в результате которого образуются семена.

Наконец, третий вариант, согласно Уильямсу, – «устрицы и вязы». Устрицы живут тесными колониями на отмелях, а семенам вязов придется прорастать в густом подлеске. Нелегко вписаться в и без того тесно заселенную среду, и этим организмам страшно повезет, если удастся отжать себе новую нишу.

Первые два случая обычно объединяют под общим именем «лотерейных гипотез». Собственно, в первом случае вращение лотерейного барабана –