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

утро перед работой обсуждать свои планы на общем собрании двух бригад. А можно раздать бригадам автоматы Калашникова, и пусть они поливают друг друга длинными очередями, чтобы симметрия дома возникла как следствие обретенного в борьбе равновесия. Для нас второй способ выглядит глуповато и неэкономно, но у природы часто в распоряжении есть только такой вариант.

Но ближе к делу: в 1980-х Уильям Райс из Университета Санта-Крус в Калифорнии провел интересные опыты с плодовыми мушками. Эти опыты обеспечили Райсу упоминание в книгах Роберта Сапольски и Мэтта Ридли – больших любителей усматривать в природе нечто, апеллирующее к эмоциональной сфере читателя (говорю об этом не в укор: популяризатору действовать иначе и нельзя). Речь о том, что в сперме самца плодовой мушки есть много веществ – белков и пептидов, призванных обеспечить верность самки. Часть из них убивают сперму прочих самцов, другие снижают у самки охоту спариваться. Интересы самки, естественно, в расчет не принимаются – это эгоистичная мужская манипуляция в чистом виде. Подобные вещества, видимо, есть в сперме самых разных существ, включая и нас с вами. Но у дрозофилы все настолько жестко, что для некоторых самок сперма может оказаться смертельно токсичной. Самкам дрозофил приходится эволюционировать, вырабатывая в себе устойчивость к этим факторам спермы, то есть способность сопротивляться манипуляции.

В самом наглядном варианте своего опыта Райс заставил одну линию мух много поколений размножаться в условиях строгой моногамности: один самец, одна самка. В результате необходимость в самцовых манипуляциях отпала, и сперма этих самцов подрастеряла свои волшебные свойства, а у самок, соответственно, снизилась сопротивляемость ей. Другую линию растили в условиях веселого промискуитета, и здесь наращивание арсеналов шло полным ходом. Когда затем самки из первой линии встретились с самцами второй, это закончилось катастрофой: некоторые из них просто отдали концы после контакта с токсичной спермой. В своей знаменитой статье Райс делает отсюда далеко идущий вывод: половой антагонизм – двигатель эволюции.

В другой статье Райс вместе с Бреттом Холландом идут еще дальше, ставя под сомнение механизмы полового отбора, обсуждавшиеся биологами в ХХ столетии (точнее, переформулируя их в собственных терминах). Почему у павлина такой огромный хвост? Павлин таким способом пытается манипулировать самкой, заставляя ее спариваться только с собой. Самка сопротивляется манипуляции – ей важно сохранить за собой контроль за частотой спаривания – и развивает в себе устойчивость к этакой красоте. Самец вынужден растить хвост еще пышнее и краше.

Я, честно говоря, не знаю, есть ли во всем этом реальный биологический смысл, и не рискну вводить в заблуждение уважаемых читателей. Спросить бы у биологов-теоретиков, но опять же непонятно у кого (я бы, например, рекомендовал поискать такого, кто очень счастлив в браке). Все же мне кажется, что, если отделить мух от котлет, будет понятнее и вкуснее. Опыты Райса – о том, как у одного пола могут развиться адаптации, которые другому полу наносят вред. А «антагонизм полов» – просто антропоморфизм, который облегчает работу воображения, но ничего не добавляет к пониманию сути явления. Примерно как в физике: есть точные уравнения квантовой механики, а есть ее более или менее расплывчатые «интерпретации», которые очень хороши, чтобы увлечь студентов, но при этом сами по себе не позволяют ничего рассчитать. Если идеи Райса и Холланда помогут кому-то понять что-то важное в биологии, честь им и хвала. Но лично мне хочется думать, что самка дрозофилы действительно любит своего самца (или своих самцов), и эта любовь скрашивает ей краткие дни мушиной жизни, а токсичная сперма или, например, большой хвост с переливающимися глазками – это просто гаджеты.

Есть в биологии еще одна интересная штука, которую принято связывать с антагонизмом полов. Она называется геномный импринтинг. Суть в том, что в организме, развивающемся из оплодотворенной яйцеклетки, некоторое время сохраняется память о том, какие хромосомы в каждой паре получены от отца, а какие от матери. Эта память сохраняется на уровне отдельных генов. В одной паре генов будет работать только материнский, а отцовский будет выключен (это делается обычно с помощью химической модификации – на ДНК или на белки хромосом навешиваются особые химические группы, например метильные, мешающие работе гена). В другой паре генов – наоборот. В этом бы не было ровным счетом ничего мировоззренческого, если бы не одно обстоятельство: часто в рабочем состоянии остаются гены того родителя, которому их работа «выгодна».

Началась эта история с генетики человека. Есть такие наследственные болезни: синдром Ангельмана и синдром Прадера – Вилли. В первом случае дети рождаются очень активными, с высоким тонусом мышц, маленькой головой и большим ртом – и, к сожалению, умственно отсталыми. Во втором – детки рыхлые, заторможенные, с короткими руками и ногами, неестественно прожорливые и тоже демонстрируют нарушения умственного развития. Загадка состояла в том, что оба синдрома часто встречаются в одних и тех же семьях. Оказалось, что всему виной мутантная хромосома № 15. Разница же в том, что при синдроме Ангельмана дефект наследуется от матери, а при синдроме Прадера – Вилли – от отца. То, что хромосома помнит, от кого из родителей она попала к ребенку, слегка переворачивало основы молекулярной генетики, и явление тотчас заслужило собственное название.

А в 1980-х годах были опубликованы результаты странных опытов с мышами. Исследователи пытались получить детей от двух самцов или двух самок (это можно сделать, если в яйцеклетке сразу после зачатия заменить одно из так называемых «проядрышек» – родительских ядер, еще не успевших слиться друг с другом). Оказалось, что нормальная мышь от такого союза не рождается. Если оба ядра происходят от самца, то вместо эмбриона развивается одна огромная плацента. Если же оба ядра от самки, то плацента не образуется вовсе и эмбрион, едва начав развиваться, быстро погибает. Кстати, вплоть до успешного клонирования овцы Долли в 1996-м считалось, что именно по этой причине – из-за геномного импринтинга – клонирование млекопитающих невозможно в принципе (один из участников «проекта Долли» Джим Макуир заметил, что подобные результаты побудят некоторых людей сказать себе: «Погодите, я же говорил, что это невозможно! А про что еще я так говорю?»).

Из опытов следовало, что гены, полученные от отца, необходимы для формирования плаценты, а материнские – для развития тканей зародыша. Это и позволило Дэвиду Хейгу (род. 1958) из Гарварда выступить с мировоззренческой интерпретацией геномного импринтинга. Согласно его идее, нет ничего удивительного в том, что за плаценту отвечает папа: ведь смысл этого органа в том, чтобы высасывать материнские соки ради блага общего ребеночка, увеличивая тем самым материнский «родительский вклад». Можно посмотреть на ситуацию так: плод с помощью плаценты паразитирует на теле матери, и вполне естественно, что ее гены никак не хотят участвовать в этаком безобразии.

Хейг вскоре нашел еще один пример, подтверждающий его идею: ген «инсулиноподобного фактора роста» считывается у плода с отцовской хромосомы, а ген другого белка, его антагониста, – с материнской. Баланс этих белков определяет, насколько быстро будет расти зародыш. Натурально, отцу выгоднее, чтобы рос большим и сильным, ни в чем себе не отказывая, а матери хотелось бы чуть-чуть притормозить, чтобы не так тошнило.

Идея Хейга обладала предсказательной силой: если все дело в балансе интересов отца и матери во время внутриутробного развития, тогда геномного импринтинга не должно быть ни у птиц, ни даже у однопроходных (то есть у нашего любимого утконоса) – так и оказалось, его не нашли даже у сумчатых. Зато геномный импринтинг вполне можно ожидать найти у цветковых растений, где растение-мать вынуждено вкладываться в дорогостоящий «вторичный эндосперм» – богатую питательными веществами часть семени. И – да, у покрытосеменных растений он есть.

Геномный импринтинг часто приводят в качестве примера антагонистического конфликта полов. Это немного странно: уж скорее это пример удивительного сотрудничества отцовских и материнских генов. Вместо того чтобы работать наперебой, соперничая и мешая друг другу, эти гены в ряде случаев разделяют между собой роли. В один прекрасный день сам Дэвид Хейг так устал от искажения своей теории всевозможными любителями гендерных конфликтов, что написал статью с любопытным названием «Коадаптация и конфликт, недоразумения и путаница в эволюции геномного импринтинга». Недоразумение тут вот в чем: во-первых, об антагонизме отца и матери речь вообще не идет. Механизм импринтинга работает не у родителей, а у потомка, и это скорее его орудие борьбы за собственную выгоду в конфликте поколений. Во-вторых, импринтинг предполагает не только конфликт, но и сотрудничество в отношениях