Цифровой журнал «Компьютерра» 2014 № 03 (208) - [7]

17 января 2014

Ник Лейн. Лестница жизниДаже нам, людям, со всем нашим умением предвидеть события, не так-то просто действовать в интересах наших собственных ближайших потомков: вспомним уничтожение лесов, глобальное потепление и проблему перенаселения. Как же тогда эволюция, с её слепотой и эгоизмом, могла поставить долговременную выгоду секса для популяции выше его кратковременной двойной цены со всеми вытекающими неприятными последствиями?

Я собрался достаточно подробно обсудить проблему эволюции популяционного воспроизводства и рекомбинации (включая феномен пола). Конечно, все ключевые мысли можно конспективно изложить в одном коротком тексте, но при этом они окажутся декларативными и непонятными. Чтобы их обосновать, нужен текст, по объёму превышающий целую колонку, однако такое обоснование окажется непонятным для неспециалистов. Я пытаюсь изложить и непростой комплекс общеизвестных идей, и собственные наработки таким образом, чтобы они были доступными для понимания вдумчивых читателей-небиологов. Как побудить таких читателей разбираться в обсуждаемом предмете? Для меня самого часто оказывается интересным материал о незнакомых мне отраслях познания, в котором видна логика рассуждения развивающих эти отрасли людей. Вот такую логику я и пытаюсь, в меру своего умения и понимания материала, отразить в этих колонках. Естественно, необходимый для этого объём текста растёт, как на дрожжах. Эта колонка — уже пятая из «половой» серии; будет ещё три или четыре.

Первая была посвящена классификации типов популяционного воспроизводства. Во второй я коротко описал проблему эволюции рекомбинации и предложил задуматься об уровне отбора, двигавшего эту эволюцию. В третьей я попытался подтолкнуть читателей к пониманию всей парадоксальности полового размножения и начал обсуждать гипотезы, объясняющие преимущества полового размножения. Обзор этих гипотез был закончен в четвёртой колонке. Та из гипотез, которую можно считать фавориткой, не поместилась и в четвёртой, поэтому я обсужу её здесь. Поговорив о ней, мы попробуем понять, закрывает она проблему или нет.

Гипотеза Красной (also known as Черной) Королевы Ван Валена и Гамильтона в последнее время стала самым популярным объяснением феномена пола. Её название — отсылка к классическому тексту Кэрролла. В исходном тексте XIX века действовала Красная Королева (ведь в тогдашних шахматах белые сражались с красными, а не с чёрными). Сейчас, переводя «Алису» на русский язык, Королеву обычно называют Черной.

«— У нас, — сказала Алиса, с трудом переводя дух, — когда долго бежишь со всех ног, непременно попадёшь 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 Кэрролл, «Алиса в стране чудес»).

Американский эволюционист Ли Ван Вален сформулировал принцип Красной Королевы, пытаясь объяснить закономерности вымирания организмов. Уильям Гамильтон приложил тот же принцип для объяснения преимуществ полового размножения.

Часто, описывая историю какой-либо эволюционной ветви или жизни в целом, мы рассматриваем их как путь от достижения к достижению. План строения, характерный для рыб, возник когда-то и существует до сих пор. Некоторые изменения этого плана позволили освоить сушу. Потом перестройка эмбрионального развития дала возможность обеспечить наземное развитие яйца...

В этих и во многих других случаях эволюционное приобретение, достигнутое на определённом этапе, в будущем сохраняется в арсенале рассматриваемой группы. Это связано с тем, что, в общем-то, со времён выхода рыб на сушу вода осталась водой, а суша — сушей (хотя на самом деле и вода, и суша довольно сильно изменились). Зато биотическая, живая среда меняется попросту стремительно. Здесь невозможно решить задачу приспособления к каким-то условиям раз и навсегда. Только хищник приспособится вылавливать и поедать жертв — хвать, а жертвы уже изменились, и надо вырабатывать новые приёмы! Едва хозяин научился защищаться от атак паразитов — глядишь, паразиты уже не те, что вчера, и способы защиты, которые срабатывали совсем недавно, оказываются неэффективными. Вот в этой-то непрерывно изменчивой среде, даже чтобы остаться на месте (сохранить свою роль в экосистеме), надо непрерывно «бежать» (эволюционировать).

В отношении полового размножения гипотеза Красной Королевы состоит в следующем. Между взаимодействующими видами, прежде всего между паразитами и их хозяевами, происходит непрерывная эволюционная «гонка вооружений», которая требует постоянных изменений. Поскольку половой процесс ускоряет потенциальную скорость эволюции, это способствует успеху организмов с половым размножением. Обратите внимание: речь здесь идет прежде всего о иммуннологической эволюции, проявления которой могут быть незаметны для внешнего наблюдателя!

Рассмотрим эту гипотезу с точки зрения её «срочности» (sensu Протопопов, т. е. положения на оси «краткосрочность — долгосрочность»). Красная Королева описывает относительно краткосрочные преимущества полового размножения, по крайней мере по сравнению с храповиком Мёллера и «викарием из Брея». Дело в том, что частью этой гипотезы является объяснение того, почему среда, к которой приходится приспосабливаться, изменяется быстро и требует быстрых изменений от интересующих нас организмов. С другой стороны, описываемое Красной Королевой преимущество вряд ли проявится у первого же поколения, численность которого придётся уполовинить из-за «двойной цены пола».