Евгений Бульба - Биология и Буддизм. Почему гены против нашего счастья и как философия буддизма решает эту проблему

Что ж, теперь становится понятным «эгоизм» и «альтруизм» одноклеточных. Это два разных типа взаимодействия с окружающим миром, продиктованные программами одинаково «эгоистичных» генов, которые следуют одной «эгоистичной» цели – самовоспроизводству. Но в одном случае они «надеются» только на собственные возможности, а в другом учатся использовать ресурсы других клеток.

Для того чтобы лучше понять это, представьте: есть ли цель у компьютерного вируса? Его функция – самокопироваться (размножаться) и распространяться на другие файлы, жесткие диски, компьютеры. Вирус это делает, но у него нет цели. Так же и у «эгоистичного» гена нет цели, а есть биохимическая функция.

Но вернемся к одноклеточным «альтруистам». По мере эволюции противостояние двух способов взаимодействия с соседями становится поистине драматическим. Давайте еще раз проясним ситуацию и связанные термины. Мы говорим о простейших способах взаимодействия одноклеточных организмов, продиктованных генной информацией. Гены, отвечающие за один признак, называются аллелями. Аллели между собой конкурируют, и это приводит к тому, что в группе увеличивается количество клеток с ситуативно успешным аллелем. На уровне гена ни о каком, даже условном, «альтруизме» речи идти не может. В этом смысле все гены «эгоистичны», все они стремятся растиражироваться в возможно большем количестве (по сравнению с противниками из той же аллели).

На уровне одноклеточных противоборство генов, отвечающих за взаимодействие с клетками своего вида, проявляется в разных вариантах. Одни будут самодостаточными – эти клетки используют только продукты окружающей среды. Вторые развивают зависимость – эти одноклеточные в той или иной степени используют организмы своего вида. Они будут развивать методы «эксплуатирования» и паразитизма – мы их называем «эгоистами». Третьи сотрудничают – склонны развиваться в сторону кооперации, и мы условно называем их «альтруистами» и «кооператорами».

Выше уже упоминались бактерии Pseudomonas fluorescens. Обычно они не сотрудничают, но если их становится слишком много, то в нижних слоях не хватает кислорода. Любая популяция одноклеточных содержит массу генетических изменений. Обычные одиночные Pseudomonas fluorescens плавают в толще воды. В условиях недостатка кислорода появляются «альтруисты-кооператоры», вырабатывающие клей, который после деления удерживает дочерние клетки вместе. Постепенно клоны такой клетки образуют группу, которая всплывает к поверхности и получает доступ к кислороду – в этом случае группа организмов с генами, отвечающими за выработку клея, будет успешно размножаться, в то время как остальная часть популяции вымирает. Одновременно будут процветать организмы, которые в той же аллели содержат гены, позволяющие паразитировать, – эти клетки появляются в группе с клеем, но при этом не производят его. Постепенно паразиты перегружают кооператоров, альтруисты вымирают вместе с оседлавшими их эгоистами, и преимущество опять получают организмы с аллелями самодостаточности.

Это чистый пример мутации и естественного отбора. Если бы альтруисты не появлялись, популяция могла бы исчезнуть. Если бы не появлялись паразиты, альтруисты постепенно заместили бы предшественников и популяция, состоящая из одних альтруистов, плавающих на поверхности, резко уменьшилась бы в количестве. Но наличие трех разных аллелей поддерживает баланс и выживание. Ограничение кислорода останавливает рост самодостаточных бактерий, мутация паразитизма тормозит рост кооператоров, нормальное количество кислорода ограничивает паразитов – это саморегулирующаяся равновесная система, в которой кооперация и паразитизм не развиваются в более сложные формы.

Теперь можно присмотреться к более сложным формам этого соревнования. Мы уже говорили о том, что некоторые одноклеточные (миксококки, слизевики) кооперируются для того, чтобы построить плодовое тело. И также мы говорили, что часть «альтруистов» приносят себя в жертву – они образуют ножку плодового тела. Всегда находятся умники, которые не умеют строить, но научились занимать «лучшие места» в середине плодового тела. Получается, что честные амебы жертвуют собой, чтобы аферисты выжили и размножились.

В любой популяции, в которой заводятся эгоисты, их доля растет, поскольку их потомство гарантированно выживает. В какой-то момент их становится слишком много, альтруисты уже не справляются с общественной работой (в данном случае – строительством плодового тела), и сообщество начинает деградировать. Вопрос: почему же разгул эгоистов не приводит к гибели популяции? Ответ прост: в какой-то момент среди альтруистов проявляется мутация, которая позволяет не пускать эгоистов в плодовое тело. Клетки с такой «умной» мутацией выживают, а обычные альтруисты – нет [49] Марков А. Эволюция человека. М.: Астрель, 2011. .

Но тогда возникает следующий вопрос: а почему же тогда эгоисты не исчезают полностью? Ведь способы борьбы с ними совершенствуются, а сами эгоисты без альтруистов не выживут. Почему естественный отбор не отсеял всех эгоистов – хотя бы среди амеб? Существование подобных особей выглядит совершенно нелогичным – кооператоры приносят популяции только пользу, а паразиты – только вред. Зачем природе нужны одноклеточные «эгоисты»?! Как оказалось, мир гораздо разнообразнее наших ограниченных теорий.

Микробиологи Оксфордского университета разработали эксперимент, подтвердивший, что некоторое количество обманщиков иногда идет на пользу популяции. Чтобы выяснить причины подобного парадокса, ученые разработали математическую модель из 13 дифференциальных уравнений, которая воспроизводила все известные условия опыта. Анализ модели помог объяснить парадокс эгоистов [50] Марков А. Эволюция человека. М.: Астрель, 2011. . Действительно, при стандартных условиях колонии альтруистов будут всегда выигрывать у смешанных. Но в природе не бывает ровных неизменных условий.

Парадокс работает при наличии определенных условий. Первое – количество питания должно колебаться. Например, в условиях избыточного питания альтруисты будут производить слишком много продукта (как в случае дрожжей, выделяющих инвертазу). В этом случае популяция без потерь может позволить себе некоторое количество эгоистов – это даже желательно, поскольку в этом случае популяция растет быстрее и избыточный продукт не портится, а достается эгоистам. Получается, что у такой популяции больший КПД роста биомассы.

Второе условие требует, чтобы в популяциях было разное соотношение кооператоров и эгоистов. Области с увеличенным количеством кооператоров привлекают эгоистов. А там, где эгоистов слишком много, постепенно увеличивается рост кооператоров. Этот процесс не останавливается, потому что соотношение зависит не только от размножения одной фракции, но и от многочисленных условий, в том числе наличия питания. Если популяции перемешать, получив одинаковое соотношение кооператоров-эгоистов и концентрацию питательной среды, то в выигрыше опять окажутся компании альтруистов. То есть для парадокса необходимо неравномерное распределение как питания, так и различных стратегий.