Глава одиннадцатая. Гипотеза Черной Королевы
«Алиса в изумлении огляделась.
– Что это? – спросила она. – Мы так и остались под этим деревом! Неужели мы не стронулись с места ни на шаг?
– Ну, конечно, нет, – ответила Королева. – А ты чего хотела?
– У нас, – сказала Алиса, с трудом переводя дух, – когда долго бежишь со всех ног, непременно попадешь в другое место.
– Какая медлительная страна! – сказала Королева. – Ну, а здесь, знаешь ли, приходится бежать со всех ног, чтобы только остаться на том же месте! Если же хочешь попасть в другое место, тогда нужно бежать по меньшей мере вдвое быстрее!»
Льюис Кэролл, «Алиса в Зазеркалье»
(Перевод Н. Демуровой)
Суть гипотезы Черной королевы заключается в том, что для того, чтобы остаться на том же месте, приходится бежать со всех ног, для того, чтобы сохранять свою приспособленность на постоянном уровне, видам приходится активно эволюционировать. Кто остановится, того безжалостная природа сразу же снимает с дистанции и отправляет в небытие.
О гипотезе Черной королевы написано много и большинство того, что написано, слишком сложно для понимания человека, не разбирающегося в тонкостях биологии, нюансах статистики и хитросплетениях эволюции. Мозг начинает плавиться, внимание рассеивается, доводы путаются, а ночью может присниться Черная королева, которая на кровать садится и спать не дает всю ночь.
Мы разберемся с Черной королевой по-простому, без традиционного английского тумана и прочих заморочек.
Суть вы уже уяснили – тот, кто развивается, остается на своем месте в эволюционной гонке. Теперь надо уяснить смысл этой сути.
Как вы уже знаете, все живое на нашей планете может размножаться двумя путями – половым и бесполым. Бесполое размножение в целом выгоднее полового.
Во-первых, оно происходит быстрее. Не нужно тратить время и силы на поиск партнера и ждать (как это нередко случается) определенного периода для совокупления.
Во-вторых, половое размножение может представлять опасность для жизни. Самцам нередко приходится утверждать свое право на оплодотворение самок в поединках, яркая демаскирующая окраска самцов многих птиц помогает привлечь внимание не только самок, но и хищников, а о самке богомола, которая после полового акта съедает самца, даже и вспоминать не хочется.
«А как же любовь?! – возразят сейчас многие из читателей. – Да ради такого замечательного чувства и всех прилагающихся к нему положительных эмоций, можно пойти на любые жертвы…».
Возможно, что и так. Но давайте не будем путать причину и следствие. Влечение к особям противоположного пола (назовите его хоть «любовью», хоть «вожделением», хоть «похотью» – суть едино) – это стимул, побуждающий к половому размножению, к совершению половых актов. Образно говоря, любовь – это пряник, созданный для стимулирования особей, размножающихся половым путем. Половой способ размножения первичен, а влечение вторично, и если вы думаете, что мать наша Эволюция будет поддерживать процесс ради прилагающегося к нему пряника, то вы слишком хорошего мнения о ней.
В-третьих, при половом размножении может теряться понапрасну огромное количество половых клеток. Самки млекопитающих регулярно теряют неоплодотворенные яйцеклетки, самцы всех животных во время полового акта выделяют гораздо больше сперматозоидов, чем нужно для оплодотворения, рыбы могут откладывать астрономические количества икринок, подавляющее большинство которых никогда не превратится в рыб… А вот при бесполом размножении клетками налево-направо швыряться не приходится, ценные ресурсы не тратятся впустую.
В-четвертых, при бесполом размножении численность особей увеличивается быстрее, чем при половом размножении. Надо ли объяснять, насколько выгоден в эволюционной борьбе быстрый прирост?
А у полового способа размножения всего одно эволюционное преимущество – рекомбинация, возможность сочетания генов, полученных от каждого из родителей. При половом размножении виды лучше приспосабливаются к среде.
Но скажите, положа руку на сердце, стоит ли эта рекомбинация таких жертв? Микроскопические обитатели водоемов – коловратки из подкласса бделоидных (гугл вам в помощь!), добрую сотню миллионов лет обходящиеся без полового размножения, не вымерли, а продолжают жить да процветать.
Одним из важнейших преимуществ, которое дает организмам половое размножение, является сопротивление к паразитам. Если организм размножается бесполым путем, то все потомство генетически одинаково или практически одинаково. При таком раскладе паразиты очень быстро приобретут способность эффективно бороться с защитой организма-хозяина, что может привести к вымиранию «хозяйского» вида. Однако же если хозяева будут быстро изменяться, в результате чего время от времени станут появляться «защитные» комбинации генов, то паразитам придется туго. Им придется перманентно приспосабливаться к изменяющимся условиям среды существования (организму-хозяину) и не факт еще, что приспособление всегда будет удачным. Образно говоря, между хозяевами и паразитами идет непрекращающаяся «гонка вооружений» – паразиты повышают приспособленность к организмам хозяев, а хозяева повышают способность противостоять паразитам. Вот вам «Черная королева» во всей ее красе – развитие идет бурными темпами, а баланс сил «хозяин-паразит» стоит на месте.
Есть мнение, что именно паразиты вынудили своих хозяев перейти от бесполого размножения к половому, то есть паразитизм сделал половой способ размножения очень выгодным с эволюционной точки зрения. Что на это можно сказать? Только одно – да здравствуют паразиты! Ведь благодаря им у нас есть любовь и прочие радости полового размножения. Кстати говоря, «гонки вооружений» наблюдается не только между паразитами и их хозяевами, но и между хищником и его добычей – зайцы из поколения в поколение повышают скорость бега для того, чтобы спасаться от волков, а волки делают то же самое для того, чтобы настигать зайцев. Беги заяц, беги волк, всем от бега будет толк!
Гипотезу Черной Королевы предложил в 1973 году американский биолог-эволюционист Ли ван Вален. Изучив историю развития ряда ископаемых видов, он пришел к выводу относительно того, что вероятность вымирания вида на всем протяжении его существования остается приблизительно постоянной. Логично было бы предположить, что по мере развития вида и совершенствования его приспособляемости к условиям окружающей среды, шансы вида на выживание должны возрастать, однако этого не происходит. Видам приходится активно приспосабливаться вне зависимости от того, как долго они существуют и насколько они совершенны. Ван Валена называл эту ситуацию «игрой с нулевым результатом», то есть игрой, в которой нет победителей, а есть только проигравшие, которые обречены на вымирание.
В заключение этой небольшой главы давайте ознакомимся с лазейкой, которую природа приготовила для организмов, размножающихся бесполым способом. Эта лазейка называется горизонтальным переносом генов.
Почему именно горизонтальным?
Потому что в ходе этого процесса организм передает свой генетический материал организму-«непотомку». Если речь идет о передаче генов от предков к потомкам, то такой перенос называется вертикальным.
Горизонтальный перенос генов может быть естественным и искусственным, который широко используется в генной инженерии.
Если с вертикальным переносом генов все ясно – при делении клеток дочерние клетки получают полный или половинный набор ДНК от клеток-родителей, то горизонтальный перенос в голове совершенно не укладывается. Каким образом бактерии обмениваются ДНК друг с дружкой?
На самом же деле все выглядит просто. При активном переносе генов, интенсивность которого повышается в неблагоприятных условиях, клетки могут заглатывать из межклеточного пространства ДНК своих погибших собратьев. Обратите внимание – речь идет не об обмене ДНК между клетками, а о использовании ДНК погибших клеток! Фрагменты проглоченной чужой ДНК встраиваются в собственную ДНК клеток, «обновляя» ее. А пассивный перенос ДНК осуществляют вирусы, которые поражают клетки (вирусы также используются для переноса генов в генной инженерии).
