Цифровой журнал «Компьютерра» 2014 № 02 (207) - [5]

Нет! В какого-топозапрошлой колонке я не случайно потратил немало сил, объясняя, что половое размножение — феномен, связанный с гапло-диплоидным жизненным циклом с оплодотворением и мейозом. В этом эволюционном изобретении сошлись механизмы гомологической рекомбинации, достигшие совершенства в мейозе, а также системы, обеспечивающие сингамию и кариогамию (пояснение этих терминов — в той колонке). Объяснять возникновение полового размножения как возникновение «гена», который вдруг приобрёл такой эффект, — верить в сказку.

Что же, объяснение Докинза полностью ошибочно? Тоже нет. Вспомните (опять же из позапрошлой колонки) об инфекционной передаче «пола» у бактерий. Кишечная палочка, в цитоплазме которой находится небольшая кольцевая молекула ДНК, названная F-фактором, в силу этого приобретает способность формировать пили (структуры для инъекции ДНК) и передавать другим бактериям и F-фактор, и другие фрагменты ДНК. «Половая» особь заражает «полом» бесполую, воткнув в ту пиль. В данном случае объяснение Докинза оказывается как минимум вполне работоспособным. У организмов, обладающих гапло-диплоидным жизненным циклом с оплодотворением и мейозом, сама готовность особи к размножению — результат согласованной работы многих независимо возникших и эволюционировавших генов, каждый из которых сталкивается с 50-процентной вероятностью не попасть в следующее поколение. «Эгоистичного гена пола» у таких организмов просто не существует!

А каково же то преимущество, которое обеспечило триумф полового размножения? По этому поводу высказано немало гипотез, и несколько из них я хочу коротко описать. Подробнее эти гипотезы охарактеризованы в «Красной королеве» Мэтта Ридли, книге Вигена Геодакяна «Два пола. Зачем и почему?», а также в статьях К. Ю. Попадьина и И. А. Рухленко.

какое-тоХраповик Мёллера. Герман Мёллер обратил внимание на то, что при клональной передаче геномов возникшие в них ошибки — мутации — могут быть исправлены только со смертью или отстранением от размножения их носителя. Если носители генотипов, свободных от ошибок, исчезнут из-за мутационного процесса или просто в силу случайности, самыми «чистыми» станут генотипы, несущие по одной мутации. Эта ситуация может сохрраняться время, но все равно рано или поздно закончится случайным исчезновением генотипов с одной мутацией. Тогда лучшими станут генотипы с двумя мутациями. «Безошибочный» генотип уже никогда не восстановится. Такое непрерывное ухудшение клональных геномов заставляет вспомнить о храповике — таком колёсике, из-за которого наручники могут только затягиваться, но не ослабляться.

>Слева — Герман Джозеф Мёллер (1890–1967). Справа — храповик: зубчатое колесо, которое может вращаться только в одну сторону (в показанном на рисунке случае — по часовой стрелке).

Храповик Мёллера, к примеру, отвечает за дегенерацию человеческой Y-хромосомы, и причина этого именно в том, что она передаётся из поколения в поколение клонально. А гипотеза, связанная с этим механизмом, заключается в том, что это он ограничивает возможности существования клональных видов, создавая преимущества для половых.

В результате действия храповика Мёллера подавляющее большинство видов, отказавшихся от рекомбинации, по большому счету обречено. Те, что имеют относительно небольшой геном, высокую численность и находятся под эффективным контролем отбора, вымирают относительно медленнее, но все равно их перспективы печальны. Прогрессивную эволюцию до происхождения полового размножения обеспечивали иные формы рекомбинации, а после возникновения пола развитие и просто сохранение в работоспособном состоянии генотипа оказалось связано с ним. Посудите сами: при скрещивании организмов, каждый из которых несёт по одной неблагоприятной мутации, четверть их потомков не унаследуют ни одной из них!

каких-тоГипотеза Наннея — это развитие идеи храповика Мёллера. Л. Нанней предположил, что все виды с половым размножением, в эволюции которых возникали бесполые клоны, были вытеснены этими клонами и вымерли, а позже (в результате работы храповика Мёллера) вымерли и эти клоны. Поэтому в результате группового отбора сохранились лишь такие виды с половым размножением, которые в силу причин утратили возможность перейти к клональному размножению.

А как же отказывающиеся от полового процесса дафнии, о которых я рассказывал в прошлой колонке? С точки зрения гипотезы Наннея они — на полпути к вымиранию...

«Топор Кондрашова» — мутационная детерминистическая гипотеза Кондрашова. Выдвинута российским (сейчас российско-американским) биологом Алексеем Симоновичем Кондрашовым. Эта гипотеза обращает внимание на то, как слабовредные по отдельности мутации распределяются в популяции организмов с половым размножением. Некоторые особи несут небольшое количество таких мутаций, некоторые — много. Предположим, что действие этих мутаций обладает накопительным эффектом: чем их больше, тем ниже жизнеспособность. Рассмотрим распределение особей по количеству несомых ими мутаций. Отбор будет отсекать, как топором, наиболее перегруженные классы особей, попросту удаляя «хвост» распределения. Каждая смерть особи из этих классов распределения уносит из популяционного генофонда множество мутаций; у бесполых организмов такая же очистка потребовала бы гибели многих особей.