Утки тоже делают «это». Путешествие во времени к истокам сексуальности - Джон Лонг

Наследие Реджа Спригга продолжает жить в названии нового геологического периода, описанного спустя более чем век после открытия. Эдиакарский период (635–542 млн. лет назад) был официально утвержден в 2004 году, и сегодня он известен как время появления разнообразия многоклеточных форм жизни. А значит, для появления такого разнообразия должен был появиться и секс.

Человек, обнаруживший секс в Эдиакаре, начал поиски в 1971 году, но осознал значимость находок лишь в 2008 году. Доктор Джим Гейлинг, мой коллега и друг, куратор Южно-Австралийского музея в Аделаиде, начал поиски пластов с окаменелостями в других частях хребтов Флиндерса, работая в Эдиакаре в 1971 году. В 1972 году он со своим напарником Колином Фордом нашел нечто похожее на ветвеобразные организмы, что удерживались в тех же напластованиях останками животного. Это противоречило прежним утверждениям Глэсснера, считавшего, что эдиакарские находки были останками, нанесенными приливом. Исследование Гейлинга намекало, что они могли быть гораздо старше. Споры об эдиакарских организмах и их возрасте продолжаются и сегодня, и недавнее открытие попало в заголовки газет в 2008 году, после публикации в Science: оно объявляло происхождение секса выясненным.

Работа Мэри Дросер и Джима Гейлинга описывала новую эдиакарскую находку, Funisia. Funisia – червеподобный трубчатый организм, в изобилии встречающийся в Эдиакаре так часто, что можно в деталях изучить различные стадии его развития. Дросер и Гейлинг определили, что организмы являются одним поколением мальков. Следовательно, все они были порождены одним и тем же явлением, благодаря чему развивались одновременно: сексом. Проще говоря, рожденные бесполым путем, они бы больше отличались по размерам. Этот факт означал, что имел место секс, то есть обмен биологическим материалом, выбрасываемым в воду, как это происходит у кораллов.

London Times писал: «Предполагается, что пупырчатое животное, названное Funisia dorothea, размножалось так же, как современные кораллы и губки, но кроме этого, о его природе известно немного». И конечно, журналисты тут же начали спрашивать ученых, получала ли Funisia удовольствие от секса.

«Секс для нее был скорее способом размножения, чем развлечением, – сказала профессор Дросер из Университета Калифорнии. – Я полагаю, они были слишком примитивны, чтобы наслаждаться сексом. Не думаю, что они обнимались. Но я могу ошибаться, я была бы рада узнать, что они получали от этого удовольствие».

В случае проведения учеными тщательного анализа данных эти эдиакарские находки косвенно доказывают крайне раннее появление полового размножения по образу современных кораллов и губок. Встает вопрос: а мог ли секс появиться еще раньше?

Самые древние эукариоты – это, вероятно, причудливые спирали, известные как Grypania. Их останки, обнаруженные в штатах Монтана и Мичиган, датируются 1,8 млрд. лет назад. Согласно одной из теорий, это гигантские водоросли, другие же считают их большими цианобактериями, колонии которых образовывали слоистые структуры, похожие на холмы, – строматолиты, захватывая плавающие частицы. Превосходные примеры последних и сегодня существуют в заливе Хэмлин в Австралии. Бактерии размножаются бесполым путем, они просто создают свои копии. Учитывая, что большие спиралеобразные бактерии сегодня встречаются не часто, скорее всего, это были водоросли, размножавшиеся половым способом. Так не является ли Grypania древнейшим организмом, размножавшимся половым способом?

Эти находки могут представлять нечто большее, чем просто останки ранее живших организмов. Порой некогда существовавшая жизнь может быть найдена по следам веществ, оставленных ею, – как призрак, мелькающий в породе. Так, в 1999 году Йохен Брокс со своими коллегами из Австралийской геолого-исследовательской организации в Канберре нашел такие биологические отметки в виде жиров в породах западноавстралийского региона Пилбара. Это отодвинуло предполагаемую границу появления эукариот до отметки в 2,7 млрд. лет назад. В августе 2008 года Биргер Расмуссен со своими коллегами из Университета Кёртин в Западной Австралии опубликовал в Nature статью, в которой резко переосмыслил возраст этих биоотметок. Исходя из того что они появились в породах уже после их метаморфизации (нагревания и перекристаллизации под большим давлением и при больших температурах), их возраст теперь оценивается в 1,68–1,78 млрд. лет. А это и есть, дорогие читатели, тот период времени, с которым мы связываем появление секса.

Следует извечный вопрос: зачем был изобретен секс? Почему нельзя было продолжить просто делиться и почковаться? Не проще ли было бы нам размножаться, как маленькие пресноводные гидры, вместо всех этих запутанных брачных ритуалов? Могли бы мы просто выращивать на себе отростки, впоследствии отбрасывая их, как отмершие болячки, и таким образом создавать себе подобных?

Может, это было бы и легче, но ничего хорошего из этого не вышло, учитывая, что все мы были бы одинаковыми с одинаковыми личными качествами. Представьте себе мир, состоящий из миллиарда одинаковых людей. Это действительно сделало бы жизнь проще, особенно производителям обуви и одежды, но первая же инфекция стерла бы весь миллиард с лица земли.

Помимо того, половое размножение влечет за собой еще два главных преимущества. Во-первых, такие организмы быстрее приспосабливаются к изменениям среды, а во-вторых, они лучше защищены от негативных генетических мутаций. Британские ученые Питер Кейтли и Адам Эйр-Уокер провели эксперименты по оценке темпов генетических мутаций ряда животных, в особенности дрозофил. Они выяснили, что половое размножение не только очищает геном от опасных мутаций, но, наряду с другими механизмами, нацелено на приспособление к изменениям среды. То есть половое размножение и обмен ДНК позволяют нам лучше справляться с непредвиденными явлениями окружающей среды, которые в ином случае были бы смертельны.

Сара Отто из Университета Британской Колумбии подробно пишет о значении полового размножения для эволюции и верно отмечает, что, помимо обеспечения разнообразия, это еще и хорошее упражнение. Животное или растение вынуждено искать партнера, подвергая себя риску заражения от него, и становится легкой добычей для хищников, а иногда и для партнера, как в случае с богомолами и некоторыми другими беспозвоночными. Секс – не самый эффективный способ обмена генами. Партнер делится лишь половиной своего генетического материала, в то время как при бесполом размножении сто про центов передается следующему поколению. Отто подчеркивает то, что биологи называют «ценой» секса: при половом размножении организмы вынуждены производить в два раза больше потомства, чем при бесполом, чтобы не исчезнуть.

Несмотря на эти недостатки, эволюция привела к тому, что сегодня лишь некоторые крупные организмы размножаются бесполым путем (около 0,1 % всех организмов на земле, исключая, конечно, самые многочисленные – бактерии).

Секс порождает разнообразие, а это большой плюс в условиях постоянно и непредсказуемо меняющейся среды. Континенты медленно перемещаются, изменяются океанические течения вместе со всем климатом, а порой происходят внезапные (в геологическом понимании) катастрофы вроде вулканических извержений и изменений уровня океана. В таких условиях генетическое разнообразие позволяет быстрее приспосабливаться к различным вызовам среды. Великий немецкий биолог Август Вайсман сказал это еще в 1889 году, но, несмотря на непрекращающиеся исследования плюсов и минусов полового размножения, это по-прежнему не вызывает сомнения.