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

Otto S. P., Nuismer S. L. Species Interactions and the Evolution of Sex. Science. 2004. 304(5673): 1018–1020.

Otto S. P., Rosales A. Theory in Service of Narratives in Evolution and Ecology. American Naturalist. 2020. 195(2): 290–299.

Часть вторая

Две команды

Дождевые черви могут с нами не согласиться, но разделение живых существ на два пола придает всей нашей истории особую пикантность. В этой части речь о том, как природа к этому пришла, как появляются и исчезают половые хромосомы и какие удивительные возможности открывает перед эволюцией половой отбор.

Глава одиннадцатая, в которой читателю навязывают концепцию гендерного дуализма

Двуполость

В предыдущей части речь шла о том, откуда у живых существ появилось такое нелогичное, биологически расточительное, на первый взгляд случайное явление, как секс, то есть половое размножение. Ради связности рассказа мы оставили в стороне некоторые подробности, и внимательный читатель мог бы упрекнуть автора в лукавстве. А именно – на протяжении десяти глав мы старались пореже упоминать о том, что в половом размножении участвуют два разных пола. Другими словами, все особи популяции делятся на таких или этаких, и, чтобы нарожать детишек, такой и этакая (или этакий и такая) должны встретиться. Между тем именно из-за самцов – и, соответственно, самок – вся эта история кажется особенно загадочной. Не случайно Джон Мейнард Смит, первым сформулировавший проблему «двойной цены», говорил именно о «двойной цене самцов». На первый взгляд может даже показаться, что, не будь на свете самцов и самок, тут, в общем-то, и говорить было бы не о чем.

Это предубеждение, простительное для всех млекопитающих. Мы, кажется, единственный класс существ, никакие представители которого вообще не способны размножаться иначе как с помощью двуполого секса. У нас, млекопитающих, все жестко: никакого партеногенеза, никаких гермафродитов. Разумеется, мы считаем именно свой обычай нормальным и зачастую проецируем его на других живых существ, тем самым запутывая самих себя. Вот один пример.

У бактерий полового размножения нет, хотя есть нечто похожее на два пола. Иногда какая-то бактерия (к примеру, кишечная палочка) в некотором смысле «становится мальчиком» – для этого у нее должна быть особая маленькая хромосомка, точнее кольцевая молекула ДНК, которая называется F-фактором. Этот фактор побуждает бактерию время от времени тянуться к другой бактерии своим щупальцем (его называют пилем) и передавать через него F-фактор, а иногда вместе с ним и копию своей хромосомы. Процесс назвали конъюгацией, а F-фактор получил свое имя от слова fertility – «плодовитость». Но проблема в том, что конъюгация никак не связана с плодовитостью. Обе клетки, участвующие в процессе, потом могут поделиться, то есть размножиться, но передача генов через пили никак их к этому не подталкивает. Название F-фактору дали люди, в сознании которых существует стереотип: если одна бактерия бегает за другой с пилем наперевес, значит, в случае успеха предприятия вторая бактерия должна забеременеть и родить маленьких бактерят. Разумеется, у бактерий нельзя говорить о «двойной цене секса», поскольку конъюгация – это просто другой вид активности, не связанный напрямую с размножением. С таким же успехом у людей можно говорить о «двойной цене» пляжного волейбола: это тоже деятельность, на которую тратятся силы и время, а ведь их можно было бы сэкономить, если волейболисты сразу разобьются на пары и займутся размножением или просто каждый поделится надвое в своем номере отеля. Подобная лжепроблема «двойной цены» решалась бы очень легко: в пляжный волейбол играют вообще не для этого. По крайней мере, встречаются и другие мотивации.

Если бы среди бактерий были ученые-биологи, изучающие все разнообразие земной жизни, им, наверное, понадобилось бы много времени, чтобы сформулировать проблему «двойной цены». На большом эволюционном древе всего живого самцы – довольно редкое явление, присутствующее лишь на некоторых, хотя и сравнительно успешных ветвях. Подавляющее большинство живых существ способны сами воспроизводить себе подобных, и такие, как автор этой книги, – то есть начисто лишенные аппарата для производства яйцеклеток – оказываются в удручающем меньшинстве. Одни (в том числе грибы, обсуждавшиеся в шестой главе нашего повествования) способны к бесполому размножению, лишь иногда в охотку дополняя его половыми изысками. Другие – однодомные растения, каковых среди всех растений больше 90﹪, и животные-гермафродиты – имеют обычай перед размножением обмениваться генами с партнером, но при этом избегают жесткой специализации. Разделение гендерных ролей может происходить в конкретном акте любви, или особь проходит через фазы «мальчика» и «девочки» на разных этапах жизни. Иногда даже этого нет, и все отношения – о, мечта борцов за равноправие! – строятся абсолютно симметрично: двое обменялись спермой, и каждый забеременел. Одним словом, каждый приносит столько потомства, сколько может, никто не едет без билета.

Мы, конечно, не ученые-бактерии, и жесткое разделение на два пола, сколь бы нетипичным оно ни было в масштабах биосферы, нас завораживает. Однако я бы предположил, что рано или поздно наши одноклеточные безъядерные коллеги тоже заметили бы эту проблему. Дело в том, что идея как-то «поделиться на группы в связи с обменом генами» слишком уж широко распространена среди живых существ, чтобы быть простой случайностью. Даже сами кишечные палочки не избежали этой участи: или ты F+, и тогда изволь домогаться других со своим пилем, или, если F-фактора нет, терпи. А уж у остальных живых существ все еще запутаннее.

Так в нашей истории появляются самцы и самки.

Чем отличаются самцы от самок? Совершенно нелепый на первый взгляд вопрос. Но уже на второй взгляд – вполне нормальный вопрос из тех, что зануды-ученые все время задают сами себе, чтобы самим же на них и отвечать.

Нет, ну правда же. Собаки делятся на самцов и самок, и вороны делятся на самцов и самок. Откуда вы знаете, что те самки и эти самки – одно и то же? А вдруг всё наоборот: самцы ворон как-то мистически соответствуют самкам собак? С точки зрения хромосом, кстати, все так и есть: самка собаки и самец вороны имеют две одинаковые половые хромосомы, а самец собаки и самка вороны – две разные. Никаких внешних половых признаков к вороне (в отличие от собаки) не привешено, зато самца вороны часто можно отличить по массивному клюву, но у собаки-то клюва вообще не бывает. Конечно, самка собаки рожает щенков, а самка вороны сносит яйцо, но эти два процесса не так уж похожи. Далее, самка вороны высиживает яйцо. Пингвин тоже высиживает яйца, но это делает как раз самец. Лягушки и вовсе никого не высиживают, а мечут икру и потом нередко носят ее с собой – во рту или обмотав лапы икряными нитями, но опять же сплошь и рядом мечут одни (самки), а носят другие (самцы). В общем, дикая путаница. Я уж не буду тут говорить про самцов и самок у елки или облепихи, потому что про растения так не говорят, а употребляют слова «мужская особь» или «женская особь». Как будто это решение проблемы!

И все же почему-то у биологов никогда не бывает никаких споров о том, кто самец, а кто самка. Можно заподозрить, что это у них интуитивное, потому что они и сами бывают самцами или самками и просто узнают своих. Но ученые ни за что не признаются в такой иррациональности, поэтому вот вам их ответ: «Самцы – это те, кто производит мелкие и подвижные половые клетки. А самки – те, у кого половые клетки крупные и инертные». Такой ответ кого-то может удовлетворить, но возразить на это мог бы, к примеру, самец одного из видов плодовой мушки, у которой мужские половые клетки не только больше женских, но и раз в тридцать превосходят по длине саму злосчастную мушку. Огромный хвост этого спермия в яйцеклетку не попадает, однако сохраняется все то время, пока она превращается в личинку. Его остатки выходят из личинки наружу уже после того, как она вылупляется из яйца.

Может быть, сами самцы меньше и подвижнее? Сплошь и рядом так и есть, вплоть до курьезных случаев несоответствия размеров. У глубоководной рыбы-удильщика самец раз в десять меньше самки, так что биологи даже не сразу признали его представителем того же вида. У многощетинкового червя бонеллии из славного подкласса эхиур разница в размерах еще серьезнее – в двести раз. Но с другой стороны, с таким определением поспорит морской слон –