Майкл Брукс - Тринадцать вещей, в которых нет ни малейшего смысла

Биологи собирают эти данные — как «за», так и «против» — разными, порой довольно причудливыми способами. Например, Уильям Райс и Адам Чиппиндейл из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре в своем эксперименте переделали плодовую мушку-дрозофилу из «секс-машины» в копировальный аппарат. В канадском университете Нью-Брансуика Аврора Неделку и ее коллеги в буквальном смысле разогревали порывы растительной страсти у невинных водорослей (в природе их способ размножения меняется в зависимости от температуры воды). Мэтью Годдард в новозеландском Оклендском университете пользует генной инженерией дрожжевые грибки, которые могут размножаться как половым, так и неполовым путем. Келлар Отем из колледжа Льюиса и Кларка в Портленде (штат Орегон) гоняет ящерок-гекконов на тренажерах, сравнивая спортивные успехи партеногенетических клонов и потомков «полных семей».

Все эти методики — а я перечислил лишь несколько — используются в научных попытках определить стоимость «звездного билета» для сообществ, размножающихся разными способами. Увы, факты не подтверждают теорию столь однозначно, как хотелось бы.

Скажем, в эксперименте Отема безбрачные гекконы одолели «сексистов», оказавшись и выносливее, и быстрее. Однако предыдущая серия опытов с ящерицами того же семейства, но другого вида дала прямо противоположные результаты. В ряде экспериментов с водяными блохами однополое размножение порождало в четыре раза больше вредных мутаций, чем двуполое. Вместе с тем исследования червей-нематод не выявили ни малейших количественных различий в мутагенезе популяций, размножавшихся половым и неполовым путем. Компьютерные модели эволюции геномов показывали, что размер популяции тоже имеет значение: для маленьких сообществ секс оказывается более выгодным, а в больших популяциях половое воспроизводство приводит к накоплению вредных мутаций.

А что там с идеей, будто двуполые популяции быстрее приспосабливаются к изменениям окружающей среды благодаря перетасовке генов? Опять же — никаких однозначных подтверждений. Опыты с дрожжами, проделанные в 1997 году, показали, что виды двуполых дрожжей (да-да, есть дрожжи, которые размножаются половым путем) не проявляют никаких преимуществ при адаптации к изменившейся обстановке. Однако другое исследование дрожжей продемонстрировало, что секс может выигрывать, когда условия окружающей среды ухудшаются; если же положение меняется к лучшему, то популяции с разным типом воспроизводства оказываются равно успешными. Наконец в 2005 году провели еще одну серию опытов: ученые посадили двуполые и бесполые штаммы дрожжевых грибков в пробирки с минимальным запасом питательных веществ. В борьбе с голодом победили бесполые. Затем обе культуры перенесли на вытяжку из мозга мыши, имитируя щедрое разнообразие среды, и тут уже победила двуполая популяция. Правда, эти результаты опять-таки оспариваются: в 1987-м канадцы Грэм Белл и Остин Берт установили, что половое размножение не дает форы именно тем генетическим приспособлениям, какие могут оказаться особенно полезными в изменчивых условиях.

Приходится признать: выяснить нам удалось только то, что в отдельных случаях половое размножение может повысить приспособляемость, но вряд ли оно играет решающую роль — и уж точно не настолько существенную, чтобы окупить «цену вопроса».

Проблем с сексом становится еще больше, если внимательно рассмотреть мутации, которые, казалось бы, дают преимущества именно двуполым организмам. Прежде всего, только у РНК-содержащей части вирусного домена и к тому же только у высокоорганизованных эукариот, включая человека, уровень мутаций достаточно высок для того, чтобы рекомбинация могла сыграть полезную роль в «очистке» генофонда. Помимо этого существует проблема эпистаза — генного взаимодействия. Вредные мутации генома при накоплении могут взаимно усиливать или ослаблять свой эффект, однако многочисленные исследования не принесли неопровержимых доказательств прямой связи полового размножения с эпистазом.

Еще одну возможность — судя по всему, весьма правдоподобную — рассматривает гипотеза Уильяма Дональда Гамильтона о том, что дифференциация полов обусловлена явлениями паразитизма.

Гамильтон, умерший в 2000 году, был необыкновенным человеком. Не только благодаря своим научным дарованиям (в одном из некрологов его назвали «лидером соревнований за титул лучшего дарвиниста после самого Дарвина»), но и по причине редкого личного мужества. Изучая африканских муравьев, он пересек Руанду в разгар гражданской войны и побывал под арестом по обвинению в шпионаже; в другой раз он бросился в кишащие опасной живностью воды Амазонки и заткнул пальцем пробоину в лодке; в Бразилии уличные грабители пырнули его ножом за отказ раскошелиться. Прикончить бесстрашного ученого смогла лишь малярия, подхваченная им в экспедиции в джунглях Конго.

Творческий подход Гамильтона к биологии подсказал ему формулу, ныне утвердившуюся в научном обиходе: «гипотеза Черной Королевы». Он воспользовался образом из сказки Льюиса Кэрролла «Сквозь зеркало, и что там увидела Алиса», где Королева говорит Алисе:«.. .здесь, знаешь ли, приходится бежать со всех ног, чтобы только остаться на том же месте» [19] Перевод Н. Демуровой. . Этот парадокс Гамильтон взял как иллюстрацию «гонки вооружений» между организмом и его паразитами. Хозяин эволюционирует, чтобы от них избавиться, а те — чтобы сохранить возможность пастись на прежнем носителе. Половое размножение, по догадке Гамильтона, возникло как чудо-оружие в этой бесконечной борьбе.

Правомерность его идеи подтверждают исследовательские группы, изучавшие систему взаимоотношений паразит — хозяин на дрожжевых грибках, улитках, насекомых, овцах и многих других видах. Все они, как правило, размножаются успешнее и реже страдают от болезнетворных микробов, если не клонируются, а перетасовывают гены половым путем. Иными словами, постоянный «косметический ремонт» генофонда как будто дает больше шансов прожить достаточно долго, чтобы оставить потомство.

Есть, однако, и доводы против гипотезы Черной Королевы. Водяные блохи, обменивавшиеся генным материалом, не проявили особых преимуществ в сопротивлении паразитам. А уж о коловратках и говорить не приходится. Как они сумели столько миллионов лет справляться с заразой? Есть основания думать, что у коловраток эта фора изначально заложена в генах, заведомо ориентированных на выживание в меняющейся среде.

В 2004 году новый удар по гипотезе Черной Королевы нанесли Сара Отто и Скотт Ньюсмер. Их компьютерные модели межвидовых взаимодействий в обширной и разнообразной среде, имитирующей реальность, дают повод заключить: «Секса должно быть меньше, а не больше». Итак, хотя гипотеза Черной Королевы верна для некоторых ситуаций, она никоим образом не объясняет вездесущность полового воспроизводства. Эта гипотеза может быть справедлива лишь в одном смысле: если воспринимать половое размножение как часть широкого диапазона явлений, которые, взятые вместе, делают секс хорошим репродуктивным выбором. Как выразились авторы статьи в журнале «Сайенс», Черная Королева «была бы менее стерильной, найди она себе нужного партнера».