4. ЧЕГО НИ СДЕЛАЕШЬ РАДИ ЛЮБВИ

Не житье мне здесь без милой:

С кем теперь идти к венцу?

Знать, судил мне рок с могилой

Обручиться молодцу.

Лучина. Романс

Драконьи лорды Таргариены в "Игре престолов" с древних времен женили братьев на сестрах с тем, чтобы поддерживать "чистоту своей крови". Этим для оправдания своих интимных отношений регулярно пользуются близнецы Джейме и Серсея Ланнистеры, но их, конечно, мало кто слушает. Разница между ними в том, что Таргариены практиковали инцест ради своего рода, а Ланнистеры — ради себя.

Для кого мы делаем то, что мы делаем? Что заставляет нас жить, двигаться, совершать поступки?

Бактерия, например, движима своими генами, то есть историей своих предков, как Таргариены. Эти гены, несущие в себе память о всех перипетиях своей эволюционной траектории, создают бактерию, как средство своего выживания, поэтому она не может не следовать их интересам. В интересах генов — чтобы бактерия двигалась и размножалась. Бактерия — это копия своих предков, поэтому с редкими, случайными исключениями она поступает во всем точно так же, как они. Бактерия живет ради своего рода по определению.

Как и бактерии, мы во многом подражаем своим предкам. И все-таки каждый человек уникален и отличается от родителей по всем статьям, от отпечатков пальцев до свойств характера. Если бактерии наследуют все параметры родительского организма, то люди наследуют скорее общие принципы его устройства. А это дает нам больше свободы двигаться, мыслить и спрашивать: "А для кого это все?" Человек слишком свободолюбив, чтобы всецело плясать под генетическую дудку.

У бактерий нет других мотиваций, кроме генетических. Для бактерии нет смысла в вопросе, делает ли она что-то для себя или для своего рода — это для нее одно и то же. Но человек может идти против генов, против прошлого, против воли собственной семьи.

Откуда в нас это свободолюбие?

Ошибки Ланнистеров

Чтобы понять, в чем проблема близкородственных браков, нужно знать одну ключевую деталь нашего устройства. Мы состоим из диплоидных клеток. Это означает, что в каждой клетке нашего организма по две штуки каждой из хромосом, а значит, по две штуки каждого гена. Но эти две штуки — не просто копии. Парные, или гомологичные, хромосомы — два независимых архива, заполненных разными версиями, или аллелями, одних и тех же генов. Один из архивов достается нам от отца, другой — от матери.

Каждый человек носит у себя в геноме массу ошибок, или мутаций. Но, поскольку генов очень много, каждая конкретная ошибка очень маловероятна. Если у вас два варианта каждого из генов, то почти наверняка на каждую мутацию найдется запасная версия без ошибки, и никаких проблем не будет. Но если родители — близкие родственники, то их гены изначально похожи, поэтому с большой вероятностью мутации у них в одних и тех же местах. Вероятность, что ребенок останется без резервной версии нужного гена, резко повышается.

Этим и опасен инцест: он как бы обнажает мутации, замаскированные диплоидностью. Из-за этого в близкородственных браках гораздо чаще рождаются больные дети1–3.

В чем тогда состоит смысл "очистки крови", практикуемой Таргариенами в "Игре престолов", а также селекционерами собак или любых других породистых животных? Опять-таки вопрос в том, для кого мы делаем то, что мы делаем. Инцест — это плохо с точки зрения людей, рожденных с уродствами и страшными болезнями, но хорошо с точки зрения их рода — дома Таргариенов или, например, породы фокстерьеров. Уроды и больные не оставляют потомство, а значит, прекращают движение своих аллелей в будущее, тем самым отсеивая их из "крови", то есть пула генов. Инцест как бы концентрирует загрязнения, растворенные в стакане генетической воды, отчего они выпадают в осадок, а вода становится чище4.

Почему Таргариенам можно, а Ланнистерам нельзя? Потому что Ланнистеры думают о себе и своих детях, а Таргариены — о целом роде. Инцест может быть хорошей идеей, только если на нем основана вся твоя родословная и интересует тебя ее дальнейший успех в далеком будущем. В краткосрочном же интервале, и с точки зрения отдельно взятых детей от близкородственного брака, в нем нет ничего хорошего.

Последствия близкородственных браков, точнее их отсутствие в других браках, иллюстрируют очередное принципиальное отличие нашего организма от бактерии. Благодаря этому отличию мы не копии своих родителей, а уникальные, невоспроизводимые личности.

Мы не просто наследуем свои гены от предков. Мы наследуем по половине генов из двух независимых источников. По сравнению с бактериями мы — организмы-химеры, несущие в себе не просто волю предыдущих поколений, а нашу собственную, уникальную, случайно выпавшую нам из родительского генома комбинацию мотиваций. У этого случайного смешивания генов есть название: половое размножение.

 

КСТАТИ

В испаноязычных культурах подобным образом наследуются фамилии. Они тоже состоят из двух частей: например, у человека по имени Пабло может быть фамилия Гарсия-Санчес. Эта фамилия состоит из отцовской половины и материнской половины, причем и у отца, и у матери тоже двойные фамилии (в нашем примере их могут звать, скажем, Диего Гарсия-Мендес и Мария Санчес-Кампос), половина из которых при наследовании теряется. Традиционно отцовская половина шла первой, но сегодня есть варианты и с порядком половин, и с выбором половины для дальнейшего наследования, что еще больше приближает процесс к передаче хромосом.

 

Я помню чудное мгновенье

В какой-то момент два наших одноклеточных предка слились в одного. Это стало возможным благодаря все тому же новомодному мембранному аппарату, который незадолго до этого позволил археям из Асгарда стать эукариотами: проглотить митохондрию, окружить ДНК ядром и заполнить себе клетку пузырями-органеллами. Большинство архей и бактерий покрыты броней клеточной стенки. Предки же эукариот сбросили эту броню и вместо этого отрастили цитоскелет — подвижные клеточные кости, на которые, как на растяжку, натянута мягкая мембрана. Цитоскелет позволяет контролировать ее изгиб, движение и почкование. А такая подвижность мембран позволила двум эукариотам слиться, смешав содержимое своих клеток в одну клетку-химеру.

КСТАТИ

Большинство потомков этих первых "мягких" эукариот все-таки вернулись к идее клеточной стенки, окружив свои клетки новыми типами брони: из целлюлозы, как у растений, из хитина, как у грибов, или даже из кремнезема, как у диатомей, благодаря чему эти одноклеточные существа выглядят сделанными из стекла. "Мягкоклеточность", подобная той, что была у древних эукариот, — одна из наших важнейших отличительных черт как представителей царства животных, так что к теме клеточной стенки мы еще вернемся.

В живой природе почти всё начинается со случайности, но почти все случайности ничем не заканчиваются. Можно предположить, что так было и тут. Наверняка слияния двух или даже нескольких клеток случались и раньше. И наверняка в большинстве случаев на этом сексуальные приключения участвующих клеток заканчивались: поплавает-поплавает клетка-химера — и сгинет. Но однажды в химере что-то щелкнуло, и она стала делиться — сама, целиком. С двумя наборами генов, которые раньше воспроизводились независимо друг от друга. В этот момент случайно слившиеся клетки превратились в нечто новое — диплоид. Два ее набора хромосом стали наследоваться как один5.

Но диплоидность — это еще не половое размножение, а только его предпосылка. Слияние двух "одинарных" клеток в одну "двойную" называется оплодотворением. Помимо оплодотворения, для полового размножения нужен еще обратный процесс: превращение "двойной" клетки в "одинарную". Этот процесс, оплодотворение наоборот, называется мейозом, а "одинарные" клетки — гаплоидными8–10.

Понять, зачем нужен мейоз и вообще половое размножение, проще всего на примере тех, у кого его нет — и это, как обычно, бактерии.

Вообразим себе на секунду бактериальный секс. Пускай две бактерии в порыве нежности сбросили свои клеточные стенки и слились, объединив свои хромосомы. Поскольку у каждой из бактерий всего одна хромосома, у нас получилась диплоидная бактерия с двумя хромосомами. Если она решит провернуть мейоз и разобьет эту пару хромосом на две отдельные клетки, то в результате получатся ровно те же две бактерии, с которых все началось. Совершенно непонятно, зачем им может понадобиться такой бессмысленный цикл.

КСТАТИ

На самом деле нечто подобное сексу у бактерий все-таки существует и называется конъюгацией. Но полноценного слияния клеток и геномов при этом не происходит. Вместо этого между двумя бактериями устанавливается мостик, по которому передается небольшое генетическое послание — плазмида. Это скорее напоминает обмен новостями, чем оплодотворение. В долгосрочной перспективе конъюгация усиливает сходства между организмами, а секс — различия.

Но если у каждой из клеток-партнеров хромосом не одна, а хотя бы две, то в слиянии с последующим мейозом появляется смысл. И действительно, разделение генома на многочисленные хромосомы — одно из ключевых отличий эукариот от бактерий.

Чем больше хромосом, тем больше новых комбинаций, которые можно из них составить. При оплодотворении все хромосомы смешиваются, а при мейозе каждая пара хромосом случайно распределяется между дочерними клетками. Если хромосом две, то возможны уже не только два исходных варианта, а еще два других, смешанных, итого 4. Если хромосом 3, то вариантов 8. А 23 пары хромосом, как у нас, позволяют скомбинировать их 8,3 млн возможных способов. В такой рекомбинации, или попросту перемешивании, и состоит смысл полового размножения, то есть чередования слияний и мейозов.

Половое размножение — это с исторической точки зрения вообще не размножение. Это способ перемешать свои гены с чужими и создать в результате новые, потенциально успешные комбинации, причем чем больше разных комбинаций, тем лучше.

Все в механике полового размножения устроено так, чтобы обеспечить максимум перемешивания. Есть перемешивание хромосом: их случайная сортировка в дочерние клетки. Есть так называемый кроссинговер. На одной из стадий мейоза гомологичные хромосомы сплетаются и обмениваются участками, то есть получается не просто перемешивание хромосом, а перемешивание аллелей в хромосомах. Но главный источник разнообразия — это сам факт свободы половых сношений. Перемешивание организмов. Половое размножение означает, что организмы могут решать, с кем они хотят скомбинировать свои гены. Половое размножение дает нам выбор.

В паху у тополя

Что вообще такое пол? Когда я прошу студентов определить, чем отличается мужской пол от женского, то ответы обычно делятся на две категории: знатоки вспоминают про X- и Y-хромосомы, ну а кто попроще, конечно, концентрируются на паховой области. Правильный вариант ответа — на третьем месте с большим отставанием.

Ответ насчет паховой области — слишком человеческий. У растений, например, вообще ничего такого нет, а мужские и женские особи и органы тем не менее различаются. То же самое относится к вынашиванию плода, уходу за потомством, гормональным различиям и любым другим первичным или вторичным половым признакам. Если мужчины и женщины есть у тополей или, например, у дрожжей, то о каком уходе за потомством может идти речь? Деление на два пола — это нечто более широкое и относится не только к человеку, а ко всей природе.

Что не так с X- и Y-хромосомами? Тут стоит разобраться поподробнее. X и Y — это просто названия. Так называются гомологичные хромосомы особой, половой пары, которая определяет пол у человека. Большинство пар гомологичных хромосом, хоть и представляют собой независимые архивы генов, в целом похожи друг на друга размерами и строением. Но в половой паре все иначе. В этой паре бывают два разных типа хромосом. Одна хромосома нормальная, средних размеров, со здоровым количеством генов. Этот тип половой хромосомы называется "X". Вторая — жалкий обрубок, на которой почти ничего не записано. Единственная роль этого обрубка — создавать мужчин. Он называется "Y".

В диплоидной клетке, то есть в обычной клетке человеческого организма, половых хромосом, как и других хромосом, две штуки. У женщин обе из них типа "X" (можно сказать генотип XX), а у мужчин одна типа "X", а другая типа "Y" (генотип XY). В яичниках или семенниках клетки с соответствующими генотипами проходят мейоз (редукционное деление), при котором половые хромосомы распределяются между двумя половыми клетками, или гаметами. Слово "гамета" происходит от древнегреческого γάμος — "брак", но в глубине души я всегда ассоциировал его с "гаплоидной ракетой". Это, конечно, с моей стороны очень антропоцентрично, а то и, прости господи, андроцентрично.

Итак, каждая гамета получает по одной половой хромосоме из двух. Соответственно у мужчин образуются два типа сперматозоидов: в половине из них X, в половине Y. Женщины же производят яйцеклетки, в которых может быть только X. При оплодотворении яйцеклетка сливается с одним из двух типов сперматозоидов. В зависимости от того, какую половую хромосому тот несет — полноценную X или обрубок Y, — из полученной зиготы вырастет либо женщина, либо мужчина соответственно.

Здесь становится понятна основная ошибка студентов, которые считают, что мужчины — это XY, а женщины — XX. И дело даже не в том, что это просто выдуманные названия. Главное, что генотипы определяют пол, а не являются им. У человека тот, у кого разные половые хромосомы, становится мужчиной, а тот, у кого одинаковые, в норме становится женщиной.

У других видов пол может определяться иначе. У птиц или, например, змей, все наоборот: одинаковые хромосомы у самцов, разные у самок (чтобы избежать путаницы, они обозначаются другими буквами: Z и W). У черепах и крокодилов пол может определяться температурой (бывает так, что в прохладных гнездах вылупляются одни самцы, а в гнездах потеплее — одни самки)11.

КСТАТИ

Любопытная история с мухами. С виду у них то же самое, что и у нас: мужчины XY, женщины XX. Но на самом деле пол у них определяется совсем по-другому.

Иногда при мейозе происходят ошибки, и появляются половые клетки с лишней половой хромосомой или вообще без нее, поэтому изредка диплоидному зародышу вместо положенных двух половых хромосом может достаться три или одна. Так вот, в случае с мухами и людьми принципиален случай моносомии по X-хромосоме, то есть патологической ситуации, при которой вместо XX или XY у зародыша всего одна X-хромосома, что обозначается как XO. У человека такие зародыши развиваются в женщин (хоть и с серьезными патологиями, так называемым синдромом Тёрнера), но вот у мух особи с генотипом XO — это самцы.

Почему это важно? Потому что XO — это генотип яйцеклетки, к которой ничего не добавили. Непорочный половой набор. То, что из него развивается, — это как бы пол по умолчанию. У человека он женский, а переход на мужской план развития вызывается присутствием Y-хромосомы. У мух же пол по умолчанию мужской, а вторая X-хромосома вызывает превращение в самку12.

Короче говоря, пол может определяться по-всякому, а значит, под словом "пол" подразумевается нечто более абстрактное, чем набор половых хромосом.

Что может быть более широким и абстрактным, чем любые половые признаки и даже генотипы? Сперматозоид и яйцеклетка. А если быть еще точнее, то просто-напросто размер гамет. Слово "сперматозоид" обозначает особый тип маленькой гаметы, характерный для животных, — подвижной, с активно бьющимся хвостом. У растений или одноклеточных бывают мужские гаметы поспокойнее, безо всяких хвостов, гаплоидные, но явно не ракеты. Объединяет их тот факт, что все они меньше по размеру, чем женские. В этом на самом деле и заключается единственное определяющее отличие мужского пола от женского. Мужчина — это пол с маленькой гаметой, а женский — с большой. Это может показаться тривиальным отличием, но на нем зиждется весь инь-ян межполовых отношений.

Бывает ли половое размножение без полов? Как ни странно, бывает. В этом случае половые клетки внешне неотличимы. Такая ситуация называется изогамией, и она до сих пор распространена среди многих одноклеточных. По всей вероятности, изогамия представляет собой изначальную форму полового размножения13.

Но куда более популярен среди современных эукариот видоизмененный вариант полового размножения, при котором одна гамета крупная, а другая мелкая: анизогамия. В большинстве случаев это масштабные различия: на одну гигантскую, неподвижную яйцеклетку могут приходиться миллионы мельчайших резвых сперматозоидов.

Чем так привлекательна анизогамия? Тем же, чем и любое разделение труда: сходи в магазин, а я пока помою посуду. При изогамии каждой гамете приходится искать себе партнера. Все необходимое для дальнейшего развития каждая гамета должна носить с собой. Это тягостно и затратно: большинство гамет партнера не найдут и так и останутся жить со своим багажом. При анизогамии одна из гамет может сконцентрироваться на ресурсах, а вторая — на поиске. Это гораздо эффективнее: можно наштамповать огромное количество дешевых мелких гамет, фактически генетических капсул с хвостом, и распустить их на все четыре стороны на поиск небольшого количества гамет неподвижных, но крупных, дорогих, хорошо укомплектованных. Такие гаметы называются яйцеклетками или просто яйцами. Кстати, вот она, разгадка загадки про курицу и яйцо. До появления птиц нам еще далеко, а яйца — вот они.

Мужской и женский пол появляются в тот момент, когда одна гамета становится крупнее другой. Но однажды возникнув, эта асимметрия полов нарастает как снежный ком.

Один пол стремится к дорогим гаметам, другой — к дешевым. Для одного пола важна каждая гамета и выгодно обеспечить каждой тепличные условия, а для другого важны не отдельные гаметы, а их количество и способность находить как можно больше яиц. Таким образом, один пол ориентирован на потомство, а второй — на поиск первого. Кроме того, поскольку мелких гамет гораздо больше, чем крупных, их производители обычно острее конкурируют между собой.

Пояснение, что отношения человеческих полов не сводятся к сперматозоидам и яйцеклеткам, надеюсь, излишне. Разумеется, за последующие миллиарды лет на одноклеточную логику полового размножения наслоились целые пласты генетики и культуры, усложнив и запутав все до неузнаваемости. И все-таки столь же очевидно и то, что истоки всего мужского и женского, что есть в живой природе, нужно искать здесь, в слиянии двух гаплоидных одноклеточных разных размеров.

Но, помимо асимметрии половых ролей, у возникновения яйца есть еще одно следствие. Стартовый капитал, который яйцо предоставляет зародышу, это не просто питательные вещества. Это время. Ресурсы, накопленные в яйце, дают полученному из него организму возможность развиваться, то есть проводить часть времени своего существования, не занимаясь поиском еды или размножением, а созревая до более совершенного состояния. Яйцо подарило диплоидной клетке детство — и тем самым проложило путь для принципиально нового этапа жизни на Земле.

Коммунистическая монархия

С высоты человеческого роста все муравьи кажутся более или менее одинаковыми. Они, конечно, различаются по цвету и размеру, но не более, чем, скажем, легковые автомобили. На самом деле различия между видами муравьев иногда не меньше, чем между котом и носорогом. Одни муравьи выращивают под землей грибы и пасут скот (тлю). Другие склеивают дома из листьев, цепляясь друг за друга и выдавливая липкое вещество из собственных личинок. Третьи — машины- убийцы, постоянно воюющие кланами внутри собственного вида и уничтожающие на своем пути целые леса. Про муравьев надо писать отдельную книгу, да еще и не одну.

Что объединяет всех этих разнообразных чудищ, так это их коллективность. Муравей не приходит один. Если вы увидели у себя на кухне хоть одного муравья, — значит, у вас на кухне муравьи. Все впечатляющие способности муравьев — от образования сложных сообществ с сельским хозяйством до создания гигантских армий, разрывающих врагов на части, — возможны благодаря тому, что эти животные умеют действовать не поодиночке, а группами.

Человек — тоже коллективное существо, хотя наша коллективность устроена совершенно иначе. Мы платим налоги и соблюдаем правила дорожного движения, потому что знаем преимущества общественного поведения. Но рядовому животному сложно объяснить, почему в принципе нужно делать что-либо против своей воли. Как так вышло, что муравьи вдруг поставили общество выше личности? Зачем муравью воевать в армии, если его шансы на выживание в тылу куда выше? За кого воюет этот муравей?

Воюет муравей, конечно, за царицу-матушку. Колония муравьев обычно состоит из огромного количества рабочих (часть из которых могут быть "солдатами" или какой-нибудь другой шестеренкой муравьиного общества), которыми правит плодовитая царица, их мать. Рабочие самоотверженно трудятся на благо матки и ее потомства.

С высоты наших представлений все это выглядит продуманной стратегией, наподобие государственного строя или хотя бы семейного этикета. Но самоотверженность муравьев имеет совсем другую природу. Все дело в том, что рабочие муравьи не умеют размножаться.

Не вдаваясь в интереснейшие, но запутанные детали (за которыми я настоятельно рекомендую читателю обратиться к книге Э. Уилсона "Социобиология: Новый синтез" Sociobiology: The New Synthesis), суть муравьиного общества в том, что оно поделено на размножающуюся и неразмножающуюся касты. Именно этим — так называемой эусоциальностью — объясняются все поразительные способности муравьев. То же самое характерно для пчел, термитов и голых землекопов (я не шучу).

Суть рабочего муравья в том, что он никогда не эволюционировал сам по себе. Все его гены даны ему муравьиной маткой. Он как бы входит в комплект ее организма, вроде дистанционно управляемого органа. Он искренне хочет строить муравейник и воевать за царицу, потому что он часть ее тела. Та дает рабочему его гены, в которых записано, что именно этот рабочий должен для царицы делать. Это пропаганда на совершенно ином уровне. Муравейники в целом даже называют "суперорганизмами".

Если бы рабочий муравей умел размножаться, то у него бы наверняка рождались муравьята, лояльные бабушке-матке в чуть большей или чуть меньшей степени. Потомства было бы больше у свободолюбивых. Поколение за поколением рабочие избавились бы от "генов лояльности", что бы они собой не представляли, стали бы самостоятельными видами и им не приходилось бы трудиться на матку. Если ты размножаешься, то эволюция работает на тебя. Но если ты не размножаешься, то эволюция работает на того, кто размножается.

КСТАТИ

В связи с рабочими муравьями нельзя не вспомнить о евнухах в человеческой истории. Каким бы варварским ни казался акт оскопления с современных позиций, у него обычно была совершенно определенная цель: лишить человека потомства. Этим как бы перестраивается его мотивационная система. Дело не только в том, что евнухи не будут приставать к женам в гареме, потому что у них меняется гормональный фон. Евнухам незачем заботиться о собственном наследии, а значит, они безопасны для тех, кто оперирует династическими интересами. Евнухи числились в советниках у китайских и римских императоров, а в исламском мире составляли целый политический класс (что любопытно, кастрация формально запрещена Кораном, поэтому евнухов законопослушные граждане импортировали из неисламских стран)14, 15.

Такие отношения размножающихся цариц с рабочими можно изобразить в виде стрелы с отростками, как на рисунке. Поколение за поколением царица производит новых цариц, которые производят новых цариц, но, помимо этого, все они производят рабочих, которые никого не производят — их жизнь ведет в тупик. Рабочие — это отростки на древке стрелы, соединяющей прошлое с будущим через чередование поколений цариц. Это и делает их рабочими.

На самом деле, рассуждения про муравьев и евнухов мне потребовались именно для того, чтобы нарисовать эту картинку16. Муравьи — это просто метафора. А вот картинка с непрерывной стрелой и тупиковыми отростками описывает для нас нечто гораздо более значимое: принцип организации многоклеточного организма.

Власть гермоплазмы

Многоклеточный организм — это не просто много клеток. Это много клеток, работающих как одна. Этим многоклеточный организм отличается от колонии одноклеточных. Бактерии, например, образуют биопленки — бляшки особого плотного вещества, в котором сидят собственно бактериальные клетки. В каком-то смысле эти бляшки могут вести себя как отдельные организмы из множества клеток. И все-таки биопленка — не многоклеточный организм, а колония одноклеточных.

Разница в том, что каждая бактериальная клетка, входящая в состав биопленки, умеет делиться, поэтому способность к размножению равномерно распределена по всей биопленке. В настоящем же многоклеточном организме — в нашем собственном, например, — большинство клеток размножаются только в ограниченных пределах. Они делятся до тех пор, пока продолжается рост организма, а затем останавливаются и только изредка обновляются новым делением.

В этом большинство клеток нашего тела сродни муравьям-рабочим. Почти весь наш организм сделан из клеток, чьи гены, строго говоря, обречены на смерть. Клетки мышц или клетки мозга содержат ДНК точно так же, как яйцеклетки и сперматозоиды, но кожная или мозговая ДНК никогда не выйдет за пределы нашего организма, а значит, никогда не произведет потомства. То есть большинство клеток организма — это эволюционный тупик. Шанс оставить генетический след в истории есть только у особой, привилегированной, можно сказать, элитной группы половых клеток и их предшественников в семенниках и яичниках.

У этих двух "каст" клеток организма — размножающейся бесконечно и размножающейся ограниченно — есть названия. Клетки мозга, мышц, кожи, печени и в принципе клетки, из которых состоит наше тело, называются соматическими, от греческого слова σῶμα — "тело". Их подавляющее большинство. Сома — это "тупиковые" клетки-рабочие, которые подчинены меньшинству размножающихся клеток, живущих в половых органах. Те же несут генетическую эстафету, как олимпийский факел: от бабушки и дедушки, через папу с мамой — к внукам и так далее. Это они подвержены эволюции и собирают плоды отбора. Это они задают организму его свойства, дирижируя генами всех остальных клеток. Подобно муравьиной матке, эти размножающиеся клетки производят для своих целей вспомогательные тела — то есть нас с вами.

"Передача эстафеты", непрерывная линия, соединяющая поколения, отражена в названии этих "элитных" клеток многоклеточного организма. Они называются половой или зародышевой линией. В современном русском языке чаще используется термин "половая линия", а в английском — germ line, "зародышевая линия". Лучше всего, на мой взгляд, звучит старомодный вариант — germplasm, или "гермоплазма". Так давно никто не говорит, но зато в этом есть что-то от "Фауста". Этим термином я и буду пользоваться назло всем учебникам.

Сома и гермоплазма разделяются не сразу. Сразу после оплодотворения они представляют собой единое целое, потому что в этот момент весь зародыш — одна клетка с двойным набором хромосом, или зигота.

Разделение на две "касты" клеток у человека происходит только на третьей неделе развития17. Зигота поначалу дробится на две, четыре, восемь клеток, и вот через три недели, когда клеток уже тысячи, среди них обособляется группа, которой суждено развиться в предшественников половых клеток в яичниках или семенниках, в зависимости от пола. Это и есть гермоплазма. Остальные клетки сформируют кости, кожу и органы, но все это тупики, смертная материя, одноразовая сома. Задача половой линии — бессмертие, и достичь она его может только через половые клетки, потому что только оттуда гены могут отправиться в следующее поколение. А значит, только гены гермоплазмы определяют свойства потомков, включая и свойства их сомы.

Итак, с точки зрения одноклеточного многоклеточность — это форма общественных отношений, при которых меньшинство клеток, занятых половым размножением, подчиняет себе большинство клеток, обреченных на смерть. Самое интересное здесь в том, что мы смотрим на мир именно с точки зрения этих самых обреченных клеток. Наше тело, наш мозг, наше сознание — все то, что мы называем "я", — это тупиковая ветвь эволюции, произведенная на свет движением нашей гермоплазмы.

С одной стороны, звучит удручающе. Неужели человек просто орудие своего сперматозоида? На самом деле в разделении сомы и гермоплазмы — главный источник нашей свободы. Если бы мы были едины со своей гермоплазмой, то мы бы принципиально не могли пойти против своих генов, как не могут пойти против своих генов бактерии. Но соме, в принципе, ничего не мешает не подчиняться гермоплазме. Конечно, ей не свойственно это делать, потому что сомы, которые не обеспечивают выживание гермоплазмы, быстро вымирают. Но полностью контролировать сому гермоплазма просто не может. Многоклеточный организм — это сложнейшая конструкция, количество деталей в котором существенно превышает количество генов в геноме. Тем не менее все инструкции к этим деталям должны умещаться в одной клетке, отправляемой в следующее поколение. Поэтому чем такой организм сложнее, тем больше у него свободы от собственных генов.

Как даже самым нервным родителям на каком-то этапе приходится отпускать детей в школу с ранцем и обедом в кульке, так и генам гермоплазмы приходится на каком-то этапе довольствоваться общими напутствиями клеткам развивающегося тела. Остальную информацию клетки сомы получают друг от друга и от окружающей среды. У животных кульминацией этого антигенетического свободолюбия организма становится изобретение специальной машины, которая в течение всей жизни учится новым инструкциям, вообще никак не упомянутым ни в каких генах. Эта машина называется мозгом.

Благодаря половому размножению мы отличаемся от предков. Благодаря многоклеточности мы умеем думать сами за себя. Но за эту уникальность мы дорого платим. Как бы высоко мы ни парили над своей гермоплазмой, как бы ни возвышались над властью собственных генов, один аспект наших взаимоотношений остается незыблемым. Гермоплазма бессмертна, а сома — нет.

 

КСТАТИ

Бесполое размножение — это из одного два, а половое — из двух один. Так почему тогда это вообще размножение?

Разгадка тут в том, что с изобретением многоклеточности изменился смысл слова "размножение". Мы считаем свой организм продуктом полового размножения родителей. С точки зрения наших одноклеточных гамет, он представляет собой продукт бесполого размножения зиготы. Именно это бесполое размножение, собственно, приводит к приросту биомассы. Что же касается слияния двух клеток в одну, то сами сливающиеся клетки явно не считают это размножением.

Строго говоря, "размножиться" типичный одноклеточный организм может только однажды, разделившись на две клетки. То есть появление двух новых клеток сопровождается исчезновением старой. Но многоклеточный организм, произведя потомство, не исчезает — он может повторять процесс многократно, что и делает наше половое размножение собственно размножением. Это полнейший переворот самого понятия.

Первая смерть

Смерть — это новый элемент в типичном жизненном цикле живого организма.

Конечно, одноклеточные существа умирали и раньше. Помимо относительно недавней перспективы быть проглоченной, любая древняя клетка могла запросто остаться без источника питания и попросту раствориться в океане, а то и свариться в каком-нибудь кипящем фонтане. Для одноклеточного смерть означает поражение. Сварился — значит не поделился, а другой задачи у одноклеточного нет. Смерть отрубает его генетическую ветку с вечно растущего древа жизни.

Но для многоклеточного смерть — это не поражение, а часть программы.

Почему многоклеточный организм обязательно должен умереть? Прежде всего надо отметить, что для среднего живого существа вопрос стоит не в том, зачем в принципе нужна смерть, а в том, кто, когда и как его съест. Фантазии на тему вечной жизни — это человеческая роскошь.

В принципе, обратившись к научной фантастике, вполне возможно представить нестареющий многоклеточный организм (скажем, жука — у меня скоро начнутся колики от слова "организм"). Вечный жук — это не то же самое, что вечный двигатель. Вечных двигателей быть не может, потому что для этого требуется создать энергию из ниоткуда. Вечный жук совсем необязательно должен создавать энергию — наоборот, ему требуется постоянно хорошо питаться, потреблять всякие витамины и антиоксиданты, чтобы поддерживать свое вечное тело в вечном состоянии. Вечный жук не противоречит законам биологии или физики. И все-таки вечных жуков не бывает. Любой жук, даже если его никто не ест, рано или поздно постареет и умрет.

Причина существования старения — сложный и неоднозначный вопрос. Производство нового организма отнимает колоссальное количество времени и энергии. Казалось бы, несопоставимо дешевле с эволюционной точки зрения продлить жизнь старому — так почему этого не произошло за миллионы лет эволюции?

Тут есть несколько версий. Одна из версий состоит в том, что вероятность размножиться с возрастом снижается (чем ты старше, тем удивительней, что тебя еще не съели), а значит, на проблемы со здоровьем, проявляющиеся с возрастом, хуже действует естественный отбор (рак у детей — большая проблема для популяции, а рак у стариков на генофонд влияет мало). По другой версии в генах прописана своего рода "техподдержка" организма (включая защиту от повреждений ДНК), но эта техподдержка делит "финансирование" с отделом размножения, поэтому эволюция распределяет между ними бюджет, из-за чего рано или поздно контракт на техподдержку просто истекает, и организм умирает от накопления мутаций18,19.

Причина неминуемой смертности жуков не в том, что жук непременно должен прийти в негодность. Суть в том, что гермоплазме жука не нужны вечные жуки. Ее заботы — не жучьи, а эволюционные. Гермоплазме нужно двигаться вперед, чтобы оставаться в живых. А шаги свои она мерит поколениями.

Эмерджентный домен

Бактерии, вечные коллективисты, при всем своем групповом подходе к решению проблем всегда остаются отдельными клетками. Эукариоты, приняв индивидуализм как жизненный принцип, то и дело норовят сделать из разных клеток какую-нибудь гиперклетку, наподобие суперорганизма у муравьев. Диплоид — первая из таких гиперклеток. Вроде бы одна, а на самом деле две. Работает как единый организм, но управляется двумя наборами генов. Многоклеточный организм — вторая. Выглядит как много клеток, а на самом деле одна большая зигота. Как это ни парадоксально, переступив порог нашей эукариотической империи хищников и эгоистов, мы стали с бóльшим интересом относиться к себе подобным.

Тут прослеживается более глубокая тема, чем слипающиеся клетки: эволюционное возникновение нового из совокупности старого. Жизнь — это наслоение уровней, каждый из которых состоит из компонентов предыдущего, но не сводится к этим компонентам. Многоклеточный организм — это не просто много клеток. Диплоид — это не просто два гаплоида. Клетка — это больше, чем кучка хромосом и белков. Молекулы — не просто набор атомов. В каждом из этих случаев целое больше, чем сумма компонентов.

У этого феномена много названий: синергия, холизм, системный эффект. Я пользуюсь словом "эмерджентность", потому что так его назвал Андрей Игоревич Гранович на первой лекции по зоологии в мой первый день на первом курсе биофака СПбГУ. Тогда я, конечно, был слишком поглощен свежеоткрывшимся мне статусом студента-универсанта, чтобы обращать внимание на такую ерунду, но я помню момент при подготовке к сессии, когда я перечитал первую страницу конспекта и вдруг все понял. Как из неживого вырастает живое, как оно находит новые способы существования, как оно усложняется в процессе, как оно выглядит в результате. Эмерджентность! Ради таких моментов, пожалуй, существует высшее образование. Я до сих пор благодарен Андрею Игоревичу за то, что он открыл для меня это слово, да и вообще страсть к скрытому смыслу живого.

Эмерджентность — очень простая идея: нечто больше, чем сумма его компонентов. Молекула — это не просто несколько атомов, это еще и их особая конфигурация. Предложение — это не просто набор слов, это смысл, который вырастает (англ. emerge) из их взаимоотношений. Мелодия — это не просто столько-то нот до и столько-то нот ре. Это то, как они соотносятся во времени. Короче говоря, у системы есть свойства, которых нет у ее компонентов. Это и есть эмерджентность.

Но в случае вечно движущейся живой природы эмерджентность — не просто удобный термин. Это долгосрочная стратегия выживания, способ вечно создавать новое там, где возможности кажутся исчерпанными. Именно это искусство создания новых уровней, как мы увидим в следующей части книги, в совершенстве постигли эукариоты.

Во всяком случае, извлекая из глубин своего многоуровневого мозга это многоуровневое предложение, я с теплом думаю о древних эукариотических предках и их ненасытной погоне за сложностью.