Цифровой журнал «Компьютерра» 2014 № 03 (208) - [8]

Красная Королева — не просто умозрительный конструкт; эта гипотеза получила экспериментальное подтверждение! Вот, почитайте об этом в новости Елены Наймарк на «Элементах».

У круглого червя Caenorhabditis elegans, классического объекта генетики развития, есть два пола — самооплодотворяющиеся гермафродиты и самцы.

> Спаривание самца и гермафродита Caenorhabditis elegans .

Строго говоря, размножение гермафродитов у Caenorhabditis не клональное, поскольку их потомство получается от оплодотворения собственных яйцеклеток собственными же сперматозоидами. При образовании половых клеток происходит случайное сокращение генетического материала вдвое. Поскольку по каждому из локусов (позиций в хромосомах) половые клетки несут лишь половину аллелей (версий определённого гена) родителя, то потомки гермафродита по половине локусов получат две копии одного и того же родительского аллеля. После нескольких циклов самооплодотворения её потомки станут полностью гомозиготными (несущими по каждому локусу идентичные аллели), и их размножение станет эквивалентным клональному (терять окажется нечего).

Потомство гермафродитов — гермафродиты (и редко-редко, из-за нерасхождения половых хромосом, — самцы). Половина потомков от скрещивания самцов и гермафродитов — самцы, половина — гермафродиты. Это упрощает оценку доли скрещиваний с рекомбинацией в популяции червей: оно пропорционально доле самцов.

Если черви развиваются в условиях, которые не требует от них быстрой эволюции, гермафродиты обыгрывают самцов, ведь их скорость размножения оказывается вдвое более высокой (один выводок потомков оставляет или каждый гермафродит, или две особи — гермафродит + самец). Поэтому в стабильных условиях доля самцов в популяции снижается до невысокого уровня.

Однако чем сильнее опасность от угрожающих червям паразитов, тем выше доля самцов. Среди описанных в статье Наймарк экспериментов убедительнее всего такой. Экспериментаторы заражали червей в экспериментальной популяции бактериями, культуру которых на каждом этапе собирали на трупах их сородичей из прошлого поколения, погубленных инфекцией. Это способствовало быстрой эволюции бактерий, приспосабливавшихся преодолевать защитные механизмы хозяев. И в этих-то условиях доля самцов (и, соответственно, доля потомков, несущих рекомбинированные геномы) стабильно растёт.

«Эти результаты безоговорочно доказывают, что низкий уровень рекомбинации, зависящий от числа скрещивающихся особей, напрямую определяет устойчивость к инфекциям. В условиях постоянного присутствия инфекционных агентов и их непрерывного развития бесполое размножение (самооплодотворение) неизбежно ведёт к вымиранию. В данном контексте паразитов можно заменить на любой стрессовый агент, который меняется с ходом времени. Ясно, что таким агентом могут быть и хищники, и конкуренты, а также абиотические факторы — они редко бывают постоянными на протяжении ряда поколений у животных и растений» (Елена Наймарк).

Похоже, эти результаты помогают найти ответ на балансовый аргумент Уильямса, о котором я писал в третьей из «половых» колонок. Эта проблема заключается в поиске объяснения, почему популяции с половым размножением не вытесняются клональными мутантами, которые размножаются вдвое интенсивнее. Получается, что, по крайней мере в некоторых случаях, клональные линии могут быть уничтожены паразитами. Оптимально приспособившись к определённому генотипу, паразиты могут выкосить всех представителей клона, обладающего этим генотипом, и интенсивность размножения клона не будет иметь в этой ситуации никакого значения: сколько появится особей, столько паразиты и убьют. А о том, почему клоны иногда всё-таки сохраняются, надо будет поговорить позже...

Но объясняют ли эти эксперименты происхождение пола? С тем, что Красная Королева объяснила феномен пола, согласны такие авторитеты, как Александр Марков или Мэтт Ридли. Впрочем, говорят, Александр Кондрашов (автор упомянутого в прошлой колонке топора Кондрашова) продолжает считать феномен пола так и не получившим своего объяснения.

Эксперименты, о которых пишет Наймарк, несомненно, убедительны. Впрочем, не забывайте: доказать, что «силы» Красной Королевы хватило бы, чтобы преодолеть двойное падение плодовитости, вызванное переходом от клональности к раздельнополости во времена происхождения полового размножения, они не могут.

В случае Caenorhabditis elegans мы имеем дело с видом, у которого уже прекрасно сформировано половое размножение. То, что у гермафродитов оно вырождено вследствие самооплодотворения, — вторичный эффект. Кстати, анализируя описанный эксперимент, надо иметь в виду, что потомки, образовавшиеся в результате самооплодотворения, оказываются более или менее гомозиготными (имеющими идентичные аллели), а черви, появившиеся от скрещивания самцов и гермафродитов, оказываются намного более гетерозиготными (по многим локусам имеют разные версии гомологичных аллелей). Повышенная гетерозиготность может способствовать росту сопротивляемости и сама по себе, без учёта последствий рекомбинации.

В любом случае Caenorhabditis