Пандемия. Всемирная история смертельных вирусов - Соня Шах

С точки зрения теории эгоистичного гена половое размножение и смерть как раз и удивительны – ведь ни половую связь, ни смерть, учитывая возможные альтернативы, эффективным средством распространения генов не назовешь.

Возьмем половое размножение. Когда-то все живое на планете размножалось неполовым путем (клонированием или иными способами). Полового размножения не было. Но на каком-то витке эволюции оно появилось, хотя с точки зрения генов стратегия эта сильно уступала другим способам воспроизводства. Клонирующийся организм передает потомству все 100 % своих генов, тогда как при половом способе приходится не только искать партнера для воспроизводства, но и упускать половину генов, поскольку отпрыск наследует лишь 50 % от каждого родителя.

Чтобы выжить, первым организмам, размножающимся половым путем, необходимо было победить в конкуренции с клонирующимися, господствовавшими над ресурсами и экологическими нишами планеты. Но каким образом? В 1970-х годах эволюционный биолог Уильям Хэмилтон смоделировал на компьютере условия тех первобытных времен. Для модели задано было население, в котором половина особей размножается клонированием, а половина – спаривается. (Вообразите себе клан амазонок, которые размножаются без мужчин, и племя женщин, которое производит потомство только при участии партнера противоположного пола.) Никто из них не избавлен от вероятности случайной смерти, грозящей любому живущему в дикой природе, – погибнуть в когтях хищника или замерзнуть в буране. Затем компьютерная модель просчитывала репродуктивный успех обоих племен, вычисляя, сколько потомства произведет каждое.

Результаты двух разных стратегий размножения не заставили долго себя ждать. При каждом запуске модели воспроизводящиеся половым путем быстро вымирали. Случайная гибель в спаривающемся племени приводила к непропорциональному истощению фонда потенциальных партнеров (что испытал на себе любой представитель возраста «кому за сорок», пытающийся завести романтическое знакомство). Клонирующимся, которые сохраняли стабильный уровень воспроизводства независимо от случайных потерь, это не грозило. И не важно, что потомство в спаривающемся племени получалось более генетически разнообразным, а значит, более устойчивым к изменениям окружающей среды в долгосрочной перспективе. Перед непосредственной опасностью в виде бремени случайных потерь долгосрочные преимущества меркли.

Получается, что половое размножение – провальный эксперимент? А вот и нет. В конечном итоге репродуктивная стратегия наших самых далеких предков распространилась на все животное царство, включая и человека, для которого до сих пор поиск партнера – одна из основных жизненных задач.

Разрешил этот парадокс сам Хэмилтон, предложив сенсационную разгадку: половая связь появилась благодаря патогенам.

Половое размножение требует значительной генетической жертвы, отмечает Хэмилтон, но она окупается тем, что потомство при таком размножении генетически отличается от родителей. В борьбе с суровой погодой или хищниками это невеликое преимущество, а вот в борьбе с патогенами – огромное. Поскольку патогены, в отличие от погоды или хищников, оттачивают технику наступления.

Предположим, некий патоген прицепился к вам еще в младенчестве. По мере того как вы растете, у него сменяются сотни тысяч поколений. К тому моменту, как вы достигнете зрелости (если он вас за это время не убьет) и будете готовы дать потомство, его техника нападения будет совершеннее вашей техники защиты. Ваши генетические характеристики остались на прежнем уровне, а патоген успел эволюционировать.

Особи, размножающиеся клонированием, создают точную копию организма, который перед патогеном уже спасовал, а значит, оставляют потомству самые ничтожные шансы умерить аппетиты патогена. Гораздо выгоднее в таком случае, рассуждал Хэмилтон, производить генетически отличное от вас потомство, даже если половиной собственных генов для этого придется пожертвовать.

Насколько отточенными становятся со временем атаки патогенов, ученые продемонстрировали, в порядке эксперимента подсаживая патогены пожилой особи к более юной. Одно из таких исследований, на которое ссылается эволюционный зоолог Мэтт Ридли, проводилось над деревьями-долгожителями – Дугласовыми пихтами, которые регулярно страдают от щитовки. (Хоть щитовка не микробы, но, как и микробные патогены, приводит к болезни дерева.) В дикой природе старые деревья болеют больше молодых. И вовсе не потому, что они слабее, хотя именно эта догадка первой приходит на ум. Старые деревья легче поддаются заражению, потому что у развившихся на них патогенов было больше времени приспособиться. Молодое дерево, на которое ученые пересадили щитовку со старого, болело с той же интенсивностью. Учитывая все это, неудивительно, что половое размножение увеличивает шансы на выживание по сравнению с клонированием{570}.

За время своего существования гипотеза Хэмилтона о патогенах и эволюции половых связей успела получить внушительное эмпирическое подкрепление. Биологи установили, что виды, которым свойственно как половое, так и бесполое размножение, переключаются с одного на другое в зависимости от присутствия патогенов. При выращивании в лабораторных условиях, где привычных патогенов нет, или в окружении патогенов, искусственно лишенных возможности эволюционировать, круглый червь Caenorhabditis elegans в основном размножается бесполым путем. Но, когда его осаждают патогены, он переходит на половое размножение. В других экспериментах ученые целенаправленным воздействием «отключали» червю половое размножение, и выращенные затем с патогенами черви вымирали в пределах двадцати поколений. И наоборот, когда круглым червям оставляли возможность размножаться половым путем, они выживали в окружении патогенов бесконечно долго. Судя по всему, без определенных преимуществ, которые дает половое размножение, противостоять патогенам не удастся{571}.

В дополнение к эволюции половых связей патогены могли спровоцировать и другую адаптацию – смерть. Видеть в ней необязательное свойство, которое можно выработать эволюционным путем, нам непривычно. Неотвратимость увядания и смерти – один из ключевых элементов нашего мировоззрения. Мы рассматриваем тело как механизм, который со временем неизбежно изнашивается, его части выходят из строя, повреждения накапливаются, и наконец после преодоления некоего критического порога механизм перестает работать вовсе. Поэтому мы говорим, что «смерть не обмануть». У нас даже слово «возраст» – которое в буквальном смысле означает лишь течение времени – ассоциируется с увяданием и износом. (На самом деле мы имеем в виду биологическое старение – постепенное ухудшение функционирования организма, в конечном итоге приводящее к смерти.)

Однако неотъемлемым аспектом жизни одряхление и смерть назвать нельзя. Вокруг достаточно примеров бессмертия: микроорганизмы живут вечно, деревья не дряхлеют, а наоборот, с годами становятся только крепче и плодовитее. Для микробов и многих растений бессмертие – это правило, а не исключение. Среди животных тоже попадаются вечно юные: например, омары и двухстворчатые моллюски, которые гибнут лишь насильственной, а не естественной смертью.