Текст книги "Женщина. Эволюционный взгляд на то, как и почему появилась женская форма"

В-третьих, теленок играет активную роль в отношениях с матерью. Он не просто пассивно кормится молоком, но каким-то образом требует его.

Что же в итоге это означает для карибу и его матери? Сперва, когда польза значительно превышает затраты, и теленок, и мать имеют схожие интересы – мать хочет кормить, а теленок сосать. В какой-то момент тело матери начинает истощаться, и пока она кормит этого ребенка, она не может больше забеременеть. С точки зрения матери, чем старше становится теленок, тем дороже стоит его вскармливание, поэтому наступает момент, когда ей нужно отлучить теленка от груди и начать все с начала. С точки зрения теленка, лучше продолжать кормиться грудью… но не бесконечно. Наступает момент, когда вскармливание становится дорогостоящим и для матери, и для ребенка – выгоды от грудного вскармливания не перевешивают отсутствие будущих братьев и сестер, с которыми можно разделить общие гены. Но есть период, когда между матерью и малышом возникает эволюционный конфликт интересов касательно продолжения вскармливания. Этот конфликт особенно выражен у видов, у которых дети рождаются от разных самцов. Чем меньше ребенок связан со своими потенциальными братьями и сестрами, тем ему менее важно, насколько он истощит свою мать и насколько задержит рождение брата или сестры, поскольку уменьшается вероятность наличия у них общих генов.

Но как теленок получает то, что хочет, во время конфликта? Мать имеет явное физическое преимущество – она крупнее и сильнее. Что может теленок? Плакать! Новорожденные млекопитающие плачут по необходимости, чтобы показать родителям, что они испытывают голод или холод, но подобное поведение могут использовать подросшие дети для манипулирования мамой. Как писал Триверс, в периоды конфликта потомство может использовать психологические манипуляции. Все, у кого есть малыш, точно знают, о чем он говорит. Если я отказываю своему старшему малышу в третьей упаковке фруктовых жевательных мармеладок, без которых от точно выживет, он плачет так, будто я морю его голодом.

Хочу сразу разобраться с участниками данного конфликта. Я рассказывала о противостоянии между родителями и потомством – детеныш карибу пытается манипулировать матерью, чтобы она давала ему больше молока, а мой сын пытается манипулировать мной, чтобы получить больше мармелада, – но, на самом деле, мы говорим о конфликте генов. Вернемся к геноцентрическому взгляду на эволюцию, ведь все живое рано или поздно умирает, а все матери когда-то были детьми, именно поэтому главные участники подобных конфликтов – это гены. Естественный отбор влияет на изменение частоты генов в процессе эволюции, а изменениям в генах, выраженным у матерей, могут противопоставляться изменения у потомства. Генетический конфликт приводит к конфликту психологическому. Согласно логике Триверса, гены младенцев, которые используют манипулятивное поведение во время отлучения от груди, будут работать лучше, чем гены, которые не способствуют манипуляции, и наоборот, гены матерей, которые своевременно отлучают детей от груди, работают лучше, чем гены тех женщин, которые этого не делают.

На основе глубокого анализа Триверса биолог Дэвид Хейг[14]14
  Австралийский биолог-эволюционист, генетик и профессор кафедры организменной и эволюционной биологии Гарвардского университета.


[Закрыть] продвинул тему конфликта между родителями и потомками еще дальше. У плацентарных млекопитающих отношения между матерью и ребенком начинаются задолго до рождения. Хейг описывает конфликт, возникающий между матерью и плодом во время беременности, камнем преткновения снова становится количество ресурсов, которые мать должна предоставить плоду. Логика такая же, как с теленком карибу. И мать, и плод выигрывают от того, что плод получает некоторое количество ресурсов от матери – с этими ресурсами плод с большей вероятностью выживет и передаст свои гены, а мать с большей вероятностью передаст свои гены через плод. Но эволюционные интересы матери и плода не идентичны.

Опять же, это происходит потому, что мать в равной степени связана со всеми своими потенциальными детьми, но плод на 100 процентов связан с самим собой и только на 50 или 25 процентов связан с будущими братьями и сестрами. Это провоцирует конфликт. Гены плода, участвующие в извлечении большего количества питательных веществ из матери, будут работать лучше, чем те, которые требуют меньше, потому что дети, получающие лучшее питание, с большей вероятностью выживут и передадут эти гены. Точно так же, как ген, отвечающий за темную окраску крыльев, распространился в популяции пядениц, будет распространяться версия генов плода, которая требует от матери больше питательных веществ. Но поскольку мать в равной степени связана со всеми своими детьми, не в ее интересах, жертвуя здоровьем будущих детей, вкладывать слишком много в ребенка, которым она беременна сейчас, поэтому материнские гены, ограничивающие чрезмерную передачу ресурсов, будут работать лучше, чем те, которые этого не делают.

Различие конфликта во время беременности с конфликтом после рождения в том, что плод имеет в арсенале более совершенное оружие. Вместо психологических манипуляций, которые могут сработать, а могут и не сработать (я стала экспертом в игнорировании моего «голодающего» малыша), плод использует химические вещества, чтобы напрямую манипулировать своей матерью. Во время беременности плод имеет прямой доступ к материнской крови, в которую он может легко доставлять манипулятивные химические вещества. В шестой главе, посвященной беременности, я докажу, что плод вырабатывает гормоны и другие молекулы, которые манипулируют беременной матерью, заставляя ее высвобождать больше ресурсов, чем ей следовало бы с точки зрения эволюционного интереса.

Но не подумайте, что матери в прошлом были эволюционными неудачниками, существует множество свидетельств, что они наносили ответные удары, а конфликт между матерью и плодом в человеческой истории стал похож на эволюционную гонку вооружений. Да, плод вырабатывает гормоны и другие молекулы, которые манипулируют беременной матерью, но мать научилась игнорировать эти сигналы или ослаблять свою реакцию на них. Это, в свою очередь, побудило плод вырабатывать гормоны в еще больших количествах. Такая гонка стала причиной еще одной загадки, связанной с беременностью: осложнений, которые могут быть опасны и для матери, и для ребенка (например, гестационный диабет или преэклампсия, высокое кровяное давление).

Многие главы этой книги будут посвящены конфликтам между матерями и детьми. Эти конфликты всегда были главной движущей силой эволюции женской биологии и могут проявляться во время беременности, после рождения и даже во взрослом возрасте. Они объясняют, почему беременность может быть с осложнениями, почему у женщин есть менструации и, возможно, даже объясняют менопаузу. Очень трудно понять, почему и как появились эти женские функции, не беря во внимание социальный контекст, в котором они развивались. Женская история охватывает и другие виды генетических конфликтов, например конфликт между самцами и самками из-за размножения, и, конечно же, эволюционное сотрудничество – обо всем этом мы обязательно поговорим. Семейные отношения – фактор, оказывающий большое влияние на наше здоровье и благополучие в современном мире, также сильно повлиял на траекторию, по которой двигалась эволюция человечества, изменяя женское поведение, физиологию, репродуктивные функции и процесс старения. Знание эволюционной истории человеческих семейных отношений дает нам более глубокое понимание современной женской биологии и поведения.

Глава 1
X-Фактор

На ранних сроках четвертой беременности я была одержима идеей рождения дочки. На тот момент у меня уже было три сына и нескончаемый список девчачьих имен, которые с нетерпением ждали свою обладательницу. Когда я делилась заветной мечтой с родственниками и друзьями, в ответ слышала разное: от милого «Главное, чтобы ребенок был здоров» до спорного «Мальчики любят мам больше!». Были даже явные оскорбления. Самый запоминающийся комментарий я получила от отца девушки-подростка: «Если родится парень, считай, тебя пронесло!». По словам этого мудрого папы, воспитывать девочек-подростков настолько сложно, что лучше их вообще не заводить. Но, несмотря на все советы, я твердо стояла на своем. Я безумно хотела родить девочку, союзника женского пола в доме, полном мужчин, девочку, которую можно наряжать в милые платьица, дочку, которая придет ко мне за помощью, когда у нее начнутся менструации, и которая расскажет мне первой о своей беременности.

Но хотя я и мечтала о дочке, в те дни я прекрасно знала, что «выбор» уже сделан. Пол зависит от того, производит организм яйцеклетки (женский пол) или сперму (мужской пол). У людей и других млекопитающих пол определяется при зачатии, ключевой фактор – какая половая хромосома будет в сперматозоиде отца, оплодотворяющем яйцеклетку матери. За редким исключением, если это X-хромосома, будет девочка, а если Y – мальчик.

Система X– и Y-хромосом – это лишь один из нескольких генетических способов формирования пола в животном мире. У птиц, например, именно женская яйцеклетка с Z– или W-хромосомой определяет пол детеныша. А еще влиять на пол может не только генетика. У аллигаторов в Америке решающий фактор – температура, при которой высиживаются яйца, в холоде созревают самки, а в тепле – самцы. Но какими бы причудливыми способами разные виды ни создавали самок и самцов, результат всегда один: организмы производят либо большие (яйцеклетки), либо маленькие (сперма) половые клетки. У этого правила тоже есть исключение – гермафродиты – но о них мы поговорим позже.

Чтобы лучше понять, как и почему наши тела становятся женщинами или мужчинами, давайте изучим увлекательную историю эволюции полов. Почему пол вообще существует? Всегда ли он существовал? Как X– и Y-хромосомы появились в этой истории?

Предварительный обзор терминов

Чтобы перейти к эволюции полов и исключить какие-либо недопонимания в языке, начнем с нескольких определений. В животном мире на уровне половых клеток существуют только два пола – ни один вид животных (или растений) не производит третий тип половых клеток. На уровне всего организма для определения пола часто используют дополнительные черты, например наружные гениталии, но такой подход может привести к ошибке – ведь у самок гиен и сеноедов есть пенисы. Люди тоже производят либо яйцеклетки, либо сперму. Есть еще ряд признаков, на которые принято ориентироваться при определении пола у нашего вида, – процент жира в организме, гениталии и гормоны – и они обычно сильно различаются по показателям от особи к особи, также комбинации черт, которые обычно ассоциируются с женским или мужским полом, могут быть очень разнообразными. Например, есть люди с редким отклонением – нечувствительностью к андрогенам, у них XY-набор половых хромосом, есть яички, они производят тестостерон, но ткани их тела не чувствительны к тестостерону, поэтому у них могут развиться женские наружные гениталии. Люди, сочетающие в себе женские и мужские черты (как в случае с нечувствительностью к андрогенам), называют себя «интерсекс».

Не стоит путать интерсекс-людей с гермафродитами, организмами, которые производят и яйцеклетки, и сперму в одном теле. Или с видами, которые в один момент либо последовательно меняют пол в разные периоды своей жизни. Гермафродитизм – это развитая репродуктивная стратегия у многих видов растений, беспозвоночных и рыб. В одних видах каждая особь – гермафродит, в других бывают сочетания гермафродитов с мужскими и/или женскими особями. Среди птиц и млекопитающих настоящих гермафродитов нет. В редких случаях на ранних стадиях развития у человека могут развиться одновременно и ткани яичников, и яичек, но они все равно не могут производить и яйцеклетки, и сперму. Физиологически люди не могут быть гермафродитами, и, по мнению организации interACT: Advocates for Intersex Youth[15]15
  Защитники интерсекс-молодежи. – Прим. пер.


[Закрыть], этот термин вводит в заблуждение и накладывает на людей клеймо.

Мир без пола

Не могу назвать себя фанатом научной фантастики, но я пересмотрела и перечитала в этом жанре достаточно много и заметила, что животный мир Земли часто становится источником вдохновения при создании инопланетных видов. Жукеры в «Игре Эндера»[16]16
  Серия научно-фантастических романов. – Прим. пер.


[Закрыть] – это насекомоподобные королевы, рабочие и трутни. В «Страннике»[17]17
  Фантастический роман. – Прим. пер.


[Закрыть] Фрица Лейбера изображены большие инопланетные существа, похожие на кошек. А сколько таких существ в «Звездных войнах»[18]18
  Медиафраншиза в жанре эпическая космическая опера. – Прим. пер.


[Закрыть]! Персонаж Джа-Джа Бинкс напоминает динозавра или птицу, а эвоки похожи на собак породы брюссельский грифон.

Продолжая аналогию с земными существами, можно отметить, что у инопланетных видов обычно тоже два пола. Большинство существ галактики «Звездных войн» – женщины или мужчины. Голубокожие На’ви из «Аватара»[19]19
  Научно-фантастический фильм Джеймса Кэмерона. – Прим. пер.


[Закрыть] тоже мужчины и женщины. И хотя в научной фантастике есть отклонения от привычной модели двух полов, многие из них также создавались на основе примеров, найденных на Земле. Человекоподобные существа из классического научно-фантастического романа «Левая рука Тьмы»[20]20
  Роман американской писательницы-фантаста Урсулы Ле Гуин. – Прим. пер., Урсула Ле Гуин. Левая рука Тьмы. Роман. М.: Центрполиграф; Ростов-на-Дону: Гермес, 1991.


[Закрыть] три недели каждого месяца остаются бесполыми, но на четвертую неделю начинают случайным образом производить сперму или яйцеклетки. На Земле такая модель работает у некоторых гермафродитов, которые меняют пол в определенный момент жизни. Например, рыба-клоун, главный персонаж всех учебников по биологии (и мультфильма «В поисках Немо»[21]21
  Полнометражный компьютерный анимационный фильм, снятый Pixar Animation Studious для Walt Disney Pictures. – Прим. пер.


[Закрыть]), которую обычно фотографируют в домике из щупалец анемонов. В рассказе «Избери путь ее…»[22]22
  Джон Уидом. Избери путь ее…: журнал «Смена», 1989.


[Закрыть] смертельный вирус уничтожает всех мужчин, а женщинам приходится учиться размножаться самостоятельно путем партеногенеза. Партеногенез – репродуктивная стратегия, при которой яйцеклетки могут нормально развиваться без оплодотворения спермой, используется некоторыми видами, включая комодского варана. Мы еще вернемся к партеногенезу и гермафродитизму позже.

Есть в научной фантастике и полностью придуманные виды с множеством полов, какие на Земле не встречаются. В романе «Мерзейшая мощь»[23]23
  Льюис Клайв Стейплз. Мерзейшая мощь. М.: АСТ, 2021.


[Закрыть] К. С. Льюис мимолетно упоминает семь полов, но он не давал им никакого описания, скорее всего, понимая, что будет трудно убедить читателей в их существовании. В письме другу, написанном через год после публикации книги, он сказал: «Попробуй представить себе новый цвет, третий пол, четвертое измерение или монстра, не составленного из частей существующих животных. Ничего не получится».

Не рискну комментировать, почему Льюис или другие писатели не стали стараться и придумывать новые разновидности полов в своих фантастических произведениях. Но могу объяснить, почему здесь, на Земле, на каждый вид приходится не более двух полов. Для этого нужен контекст, ведь мы отправимся в путешествие во времени, на Землю, какой она была более трех миллиардов лет назад, задолго до того, как появилось половое размножение или разделение полов.

Земля тогда выглядела иначе, чем сейчас. Если бы вы могли перемещаться по просторам той древней Земли, то увидели бы только бесплодные земли без единого намека на зелень или жизнь. Если бы вы погрузились в тот древний океан, не обнаружили бы там ничего: ни рыб, ни кораллов, ни акул, ни водорослей.

В наши дни виды бактерий на Земле невероятно разнообразны и живут в большинстве мест обитания на планете, в том числе в наших кишках и на нашей коже, в почве, в кислых горячих источниках и даже в радиоактивных отходах. На древней Земле бактерии тоже были в большом разнообразии. Некоторые питались молекулами углерода в океанах, некоторые питались энергией, запасенной в молекулах серы, а некоторые использовали для своих одноклеточных тел простой метод преобразования солнечной энергии в топливо. Наиболее важными для будущей жизни были цианобактерии, разновидность бактерий, существующих и сегодня, которые используют фотосинтез – очень эффективный процесс для производства полезной энергии из солнечного света. Они изменили нашу планету, в атмосфере которой изначально было мало кислорода (без кислородного баллона нам там не выжить). Используя солнечный свет для преобразования воды и углекислого газа в топливо, эти цианобактерии выделяли кислород в качестве побочного продукта, чем навсегда изменили газовый состав атмосферы и эволюцию жизни на Земле.

Как эти одноклеточные бактерии размножались на Земле в течение миллиардов лет? Почти так же, как размножаются бактерии сегодня – клонированием. При таком типе бесполого размножения (размножения без партнера) особь увеличивается, клонирует свою генетическую информацию, которая хранится в кольцевой хромосоме, а затем просто разрезает свое клеточное тело пополам. При этом в каждой половине оказывается по одной кольцевой копии ДНК, в результате чего образуются две дочерние клетки, генетически идентичные друг другу[24]24
  В качестве этимологического примечания: такие термины, как дочь и сестра, широко используются биологами при обсуждении деления клеток. Бактерии не являются женскими в строго биологическом смысле этого слова: они не производят яйцеклетки. Но поскольку самки в животном мире часто выполняют большую часть работы по размножению, а бесполые организмы выполняют всю работу, их называют самками. Кроме того, бактериальные клетки больше похожи на яйцеклетки, чем на сперматозоиды, поскольку у них есть все необходимые клеточные ингредиенты, необходимые для новой жизни, в отличие от сперматозоидов, которые несут в себе только ДНК.


[Закрыть].

Когда мы думаем о размножении нашего вида, для которого требуются поиск партнера, успешное зачатие и имплантация, долгое вынашивание и болезненные роды, клонирование кажется более привлекательным способом. Но большинство животных, растений и грибов выбрали трудный путь – половое размножение. У организмов с полом ребенок создается двумя родителями, объединившими свой генетический материал. Важнейшей эволюционной ступенью к половому размножению стала эволюция нового типа клеток у предков животных, растений и грибов[25]25
  Если быть точным, этот предок дал начало животным, растениям, грибам и еще двум царствам, включающим такие организмы, как водоросли и амебы.


[Закрыть]. Вместо того чтобы позволить всем частям клетки плавать вместе в одном пуле (как у бактерий), клетка этого предка имела отсеки, которые отделялись друг от друга мембранами. Кроме того, его ДНК имела линейную форму, а не кольцевую. Наши клетки сегодня имеют такую же конструкцию.

Новый дизайн клеток сыграл важную роль при переходе от бесполого к половому размножению, поскольку для развития требовался новый тип клеточного деления – митоз (возможно, это понятие знакомо вам со школы). Митоз, как и деление бактериальных клеток, приводит к образованию двух одинаковых дочерних клеток, но он занимает больше времени и является более сложным из-за мембран и других особенностей этих организмов. Многие одноклеточные, включая некоторые виды водорослей, сегодня тоже размножаются митозом, только бесполым. И все ваше тело, за исключением сперматозоидов и яйцеклеток, было произведено путем митоза, включая миллионы клеток в костях, коже, легких и кишечнике, которые размножаются прямо сейчас, пока вы читаете эту книгу.

Удивительно, не правда ли?

Первичный пол

Митоз был и остается ключевой формой бесполой репродукции. Но внезапно у некоторых существ из прошлого, с мембранами в клетках и митотическим размножением, произошло нечто, навсегда изменившее мир. Развился мейоз. Возможно, звучит не так грандиозно, может, вы даже помните это понятие со скучных уроков биологии, но развитие мейоза сыграло огромную роль. Без мейоза не развилось бы половое размножение, а без полового размножения мир был бы совершенно другим.

Можно подумать, что мейоз – это продублированный и усиленный митоз. Вместо одного деления клетки – два, что сокращает генетическую информацию в новых клетках вдвое. В нашем организме в результате мейоза образуются яйцеклетки и сперматозоиды. Во время оплодотворения яйцеклетка и сперматозоид объединяются, восстанавливая полный объем генетической информации, переданной потомству. Если бы мы не уменьшили генетическую информацию половых клеток вдвое, геном каждого нового поколения содержал бы в два раза больше ДНК. Не нужно быть математиком, чтобы понять, что удвоение ДНК быстро выйдет из-под контроля!

Мейоз лежит в основе сущности полового размножения, при котором идет смешение генетической информации от двух разных особей. И вопрос, почему оно вообще возникло, – ключевая проблема в эволюционной биологии. Стоимость полового размножения невероятно высока: ты отдаешь своему ребенку только половину своего ДНК, вынашивание занимает больше времени и несет больше рисков. Но несомненно есть и эволюционные преимущества. Ведь это не простое объединение генетической информации двух разных особей, это смешивание информации для создания чего-то нового. Такое смешивание – рекомбинация – происходит во время мейоза, когда идентичные хромосомы объединяются в пары и обмениваются данными ДНК. Результат – каждый раз генетически уникальное потомство[26]26
  Исключения, такие как однояйцевые близнецы, возникают в результате митоза одной оплодотворенной яйцеклетки на ранних стадиях развития.


[Закрыть]. Считается, что генетическая изменчивость, возникающая в результате рекомбинации генов, полезна для организмов, поскольку позволяет им лучше приспосабливаться к изменениям окружающей среды. Например, в лабораторных экспериментах над видами водорослей, которые могут размножаться половым или бесполым путем, популяции первых гораздо лучше росли на новых источниках пищи, чем вторые.

Не будем больше углубляться в разговоры о половом размножении, скажу лишь, что оно настолько часто встречается на нашем древе жизни, что, без всяких сомнений, это выигрышная эволюционная стратегия. Еще здесь важно отметить, что эволюционные конфликты, о которых я рассказывала во введении, – между матерями и детьми в момент вскармливания и между женскими и мужскими особями в момент размножения – появились именно потому, что особи, вступающие в отношения, были созданы путем полового размножения и не имеют генетической идентичности.

Хотя мейоз является ключевым элементом полового размножения, когда он появился более миллиарда лет назад, четкого разделения на женский и мужской пол не было. Особи тех первых половых популяций производили половые клетки одинакового размера и формы – не было ни спермы, ни яйцеклеток. Чтобы лучше понять, что представляли из себя наши предки в тот период, я расскажу вам об организмах, с которыми вы, скорее всего, уже знакомы, если когда-либо пекли хлеб или варили пиво – с дрожжами.

Люди использовали дрожжи в кулинарии тысячелетиями. Иероглифы и археологические находки свидетельствуют, что более пяти тысяч лет назад египтяне уже использовали дрожжи для приготовления алкоголя и закваски. Осадок на куске древней керамики из Ирана показывает, что виноделию уже как минимум семь тысяч лет. Древние пивовары, виноделы и пекари не знали, а мы знаем, что фрукты и зерна в алкогольные напитки и хлеб превращает гриб Saccharomyces cerevisiae. Как и нам, этим грибам нужна пища, чтобы жить и размножаться, при этом они черпают энергию из тех же продуктов, что любим мы – фрукты и зерновые культуры. Но в отличие от людей, грибы могут выживать без кислорода. Ученые выяснили, что когда S. cerevisiae не хватает кислорода, они начинают медленнее извлекать энергию из пищи и выделяют углекислый газ и спирт в процессе под названием ферментация. Углекислый газ помогает хлебу подняться во время выпечки, а спирт можно использовать сам по себе, при этом разные штаммы дрожжей и различные источники сахара придают дополнительные вкусовые оттенки.

Хотя наш древний предок, перешедший на половое размножение, – это точно не дрожжи, способ размножения у них очень похож. Дрожжевые клетки обычно размножаются митозом – бесполым путем – созданием двух дочерних клеток, идентичных родительской клетке. Но в стрессовых условиях, например в период голода, они переходят на мейоз. Это подтверждает тот факт, что половое размножение более выгодно во времена трудностей, поскольку порождает генетическое разнообразие, создающее больше генетических комбинаций для борьбы с различными рисками. Во время мейоза дрожжевая клетка образует половые клетки, содержащие половину генетической информации исходной клетки, точно так же, как яйцеклетки и сперматозоиды содержат вдвое меньше хромосом, чем все остальные клетки нашего тела. В отличие от яйцеклеток и сперматозоидов, все половые клетки дрожжей имеют одинаковый размер и форму, но не идентичны.

При более детальном рассмотрении обнаруживаются два типа половых клеток дрожжей – a и α. Основное различие между ними в том, что они производят разные феромоны – дрожжевые запахи. Каждый из типов производит запахи, которые привлекают противоположный тип. Когда a-клетка выделяет феромон для α-клетки или, наоборот, две клетки притягиваются друг к другу и сливаются (копулирующие дрожжевые клетки получили самое несексуальное название из возможных – шму[27]27
  Произошло от названия мультяшного персонажа Шму американского карикатуриста и юмориста Эла Каппа, Шму по форме напоминает две слившиеся клетки. – Прим. пер.


[Закрыть]). Биологи называют a-клетки и α-клетки разными типами спаривания, и половое размножение может происходить только между разными типами. Так что противоположности точно притягиваются, по крайней мере у дрожжей. У многих грибов всего два типа спаривания, но у некоторых грибов их более двадцати трех тысяч. Писателям-фантастам следует обратить на это внимание!

Что определяет, будет дрожжевая клетка a или α? Гены. У S. cerevisiae набор генов, управляющий развитием типов спаривания, похож на участки X– и Y-хромосомы, определяющими пол у млекопитающих. И если эти типы спаривания напоминают вам самку и самца, так и есть. Типы спаривания – это еще не полноценное половое разделение, но, вероятно, их появление стало важной эволюционной ступенькой на этом пути. Как вы увидите дальше, организму требуются лишь незначительные изменения в генах типа спаривания, чтобы начать создавать половые клетки разных размеров, а эволюция больших (яйцеклеток) и мелких (сперматозоидов) половых клеток закладывает основу для эволюции полов в современном понимании.

Половые клетки, большие и маленькие

Прежде чем продолжить наше путешествие в эволюцию полов, я хочу сделать паузу и поговорить об огромных последствиях, к которым привело половое размножение, в частности эволюция яйцеклеток и сперматозоидов. Большая часть красоты нашего мира возникла благодаря этому – переливающееся рубиново-красное горло широкохвостой колибри, богато украшенное оперение павлина, экзотический вид пурпурного страстоцвета[28]28
  Род красивоцветущих травянистых растений семейства Страстоцветные. – Прим. пер.


[Закрыть], величественные рога самца оленя. Если говорить о чем-то обыденном, без полового размножения не было бы омлета на завтрак, молока с хлопьями или яблок и арахисовой пасты на перекус. Совершенно очевидно, что если бы не было полового размножения, не было бы секса! Никакой юношеской любви, ни близости между возлюбленными или супругами, ни сексуального желания, ни сексуального удовольствия.

Как мы докатились от слияния дрожжей до Камасутры? Центральным событием в развитии полов стала эволюция одинаковых по размеру половых клеток до больших и маленьких. Причем оно встречается многократно на разных ветвях эволюционного древа жизни. Когда-то в прошлом некоторые особи дрожжеподобных популяций начали производить половые клетки, которые были чуть больше, чем у остальных. Возможно, такие клетки источали более сильный аромат, лучше привлекая партнеров, либо от них получались более сильные клетки-малыши. В то же время, когда начали развиваться большие клетки, появились и маленькие, им было легче доплыть до источника феромонов. Потратив то же количество энергии, которое необходимо для создания одной большой клетки, можно создать множество маленьких и подвижных, которые будут перемещаться дальше и найдут больше партнеров для слияния.

С точки зрения генетики, не так уж сложно перейти от типов спаривания к половым клеткам. У зеленых водорослей есть два близкородственных вида, которые прекрасно демонстрируют этот переход: у одного вида половые клетки одинакового размера, а у второго яйцеклетки и сперма. При этом у них общий набор генов по типам спаривания, унаследованный от общего предка. Генный набор у вида с яйцеклетками и спермой слегка расширен, но ключевое различие кроется в гене, который есть в обоих видах. У вида с одинаковыми по размеру половыми клетками этот ген предотвращает превращение одного типа спаривания в другой. У видов с яйцеклетками и спермой этот же ген работает как контроллер, который обеспечивает развитие сперматозоидов вместо яйцеклеток. В сложных экспериментах по генной инженерии выяснилось, что удаление этого гена у самцов приводит к производству яйцеклеток, а введение его самкам приводит к выработке спермы.

Переход зеленых водорослей к яйцеклеткам и сперматозоидам – лишь один из множества примеров. Механически все не так сложно, учитывая, сколько раз половые клетки эволюционировали. Но важно отметить, что эволюция сперматозоидов и яйцеклеток не всегда приводила к образованию двух полов – довольно часто это заканчивалось появлением гермафродитов. Гермафродиты – это не только персонажи древнегреческой мифологии. Стратегия образования яйцеклеток и сперматозоидов в одном теле довольно распространена среди растений и даже среди некоторых животных (мы уже упоминали рыбу-клоуна). По факту, все, кто переходит к развитию половой системы, сперва являются гермафродитами. А дрожжи, о которых говорили выше, можно представить как квазигермафродитов, производящих в каждом мейозе и a– и α-клетки. Огромное преимущество гермафродитов в том, что у них всегда есть выбор: если другие особи в легком доступе, можно произвести потомство с ними, если нет – можно сделать все в одиночку. Для организмов, которые не могут перемещаться с места на место (например, растения или кораллы), гермафродитизм – идеальная репродуктивная стратегия. Но разнополые особи – большинство животных и некоторые растения – произошли именно от самооплодотворяющихся гермафродитов, так что разнополое размножение точно стоит того. По той же причине, по которой люди избегают появления детей от близких родственников, родственное спаривание или самоопыление у гермафродитов может привести к появлению слабого потомства. Эволюция всегда шла в сторону развития отдельных полов, если дело касается сложных многоклеточных организмов, где вероятность, что в процессе развития что-то пойдет не так, гораздо больше.

Первоначально, когда виды только переходят к разнополому размножению, самки и самцы очень похожи. Но со временем между ними появляется все больше различий, как в средствах, необходимых для образования половых клеток, так и в остальных частях тела. Упомянутые выше зеленые водоросли в зависимости от пола обладают разным наборов генов. Многие различия в телах животных – размер, украшения, поведение – можно объяснить эволюцией яйцеклеток и сперматозоидов. Почему? Потому что производство яйцеклетки энергозатратно, а сперматозоида – нет.

Подумайте о курином яйце. Яйца птиц содержат столько энергии, что наши предки ели их на завтрак задолго до того, как появился наш вид. Курица, откладывая яйцо, многим жертвует, чтобы обеспечить будущего цыпленка необходимой энергией, чтобы тот выжил и передал ее гены дальше. И хотя курица на птицеферме в продуктивный период может нести сотни яиц в год, это не идет ни в какое сравнение с миллиардами сперматозоидов, которые петух выдает за одну эякуляцию. Поскольку производство спермы значительно дешевле в плане затрат ресурсов, у петухов другая стратегия спаривания (особенно в дикой природе, среди особей, которые не отбирались специально для развития в потомстве определенных черт). Для петуха самое выигрышное – поделиться своим семенем с как можно большим количеством кур, поэтому он использует сложные махинации для привлечения внимания самок и отбивается от соперников. Но и курице нужно быть разборчивой в выборе петуха. Она выберет самца, от которого, по ее мнению, родится наиболее живучее и плодовитое потомство. Если выбор будет неверным, вся потраченная энергия уйдет впустую! Она может выбрать самца, который произведет на нее большее впечатление во время ухаживаний (петухи танцуют по кругу, опустив одно крыло), либо петуха с самым большим и ярким гребешком, либо самого крепкого по здоровью.