Независимый бостонский альманах

ПОЧЕМУЛЮБОВЬ ПРИБАВЛЯЕТ УМА, или ДЛЯ ЧЕГО НУЖНО ПОЛОВОЕ РАЗМНОЖЕНИЕ?

21-07-2003

И вот теперь, дрожа от жалости и жара,
Одно: завыть как волк, одно: к ногам припасть,
Потупиться — понять — что сладострастью кара —
Жестокая любовь и каторжная страсть.

М. Цветаева

Василий ВельовА действительно: за что эта страшная кара? Зачем эти безумные страданья, эта вечная, жестокая война полов? Разве природа не могла бы обойтись без таких мук? "И ненавижу, и люблю", — в отчаянье вскричал Гай Валерий Катулл, измученный Лесбией. "Но чтоб продлилась жизнь моя, / Я утром должен быть уверен, / Что с вами днем увижусь я". Это уже, как помните, Онегин, а точнее, А.С. Пушкин. "Сними ладонь с моей груди, мы — провода под током", — умолял возлюбленную Борис Пастернак. Вся мировая литература да что там литература — вся мировая история, — именно о том же!

— Для чего нужно половое размножение? — как-то спросил я у старшеклассников Пущинского экологического лицея.
Для удовольствия! — хором заорали они.

Наивные! Какое уж тут удовольствие, если всё это можно было бы делать гораздо проще, спокойней и, главное, эффективней. Например, простым делением. Или, на крайний случай, почкованием. Пусть исходно есть два организма. И пусть каждый из них размножается самостоятельно делением. В первом поколении они дадут четыре особи, во втором — восемь. И так далее, пока вся Земля не заполнится ими. А при половом размножении? Как учит нас великий эволюционист современности Мейнард Смит, половое размножение понижает репродуктивный выход на 50% (J. Maynard Smith, Evolution of Sex, 1978).

Значит, по сравнению с бесполым, половое размножение куда менее продуктивно, а значит, с точки зрения эволюции, — неконкурентоспособно. Поэтому, исходя из простейших моделей и расчетов, полового размножения вообще быть не должно.

Как же нет Любви?
И.А. Бунин

Первым, кто высказал предположение о том, для чего нужно половое размножение, был Август Вейсман, который в 1886 году на съезде немецких естествоиспытателей и врачей произнес речь "Значение полового размножения для теории отбора". Предположение было весьма общим: половое размножение необходимо, чтобы ускорить распространение полезных мутаций среди особей популяции. И действительно: при бесполом размножении мутации, возникшие у организма (причем как полезные, так и вредные), передаются потомству из поколения в поколение по типу клона — линейно, а вот при половом размножении, за счет передачи генов при скрещиваниях (тем более свободных), мутации могут быстро распространиться в популяции вида. Если таким образом будут распространяться именно полезные мутации, то прогрессивная эволюция виду обеспечена.

В целом, как справедливо предполагал основоположник "вейсманизма-морганизма", половое размножение нужно для увеличения скорости эволюционного приспособления организмов, то есть для их лучшей адаптации к меняющимся условиям внешней среды. Поэтому — первый ответ: половое размножение нужно для увеличения разнообразия. Генетического, разумеется. И тем самым — для увеличения шансов того, что какие-то мутации окажутся полезными. (Укажем, что скорость адаптации организмов и увеличение генетического разнообразия видов — не всегда одно и то же, но в теории эволюции предполагается, что эти процессы скоррелированы.)

Казалось бы, при половом размножении должна увеличиваться скорость распространения в популяции всяких мутаций — и полезных, и вредных, которые, соответственно, будут оказывать либо полезное, либо вредное действие. Но это не так: полезные мутации тут в некотором выигрыше. Вспомним: основа полового размножения — это то, что соматические клетки диплоидны, — то есть несут два набора генов (отцовский и материнский), а половые клетки, или гаметы, — гаплоидны. Диплоидность означает, что каждая хромосома существует в двух копиях, а гаплоидность — что в одной. Таким образом, в диплоидных клетках почти вся генетическая информация в принципе задублирована, а именно: каждый ген присутствует в двух копиях (аллелях), хотя и не всегда абсолютно идентичных (обратите внимание на курсив: это то самое ружье, которое оглушительно выстрелит в конце пьесы).

Итак: если в одном из двух гомологичных генов (аллелей) возникнет вредная мутация, то ее действие может быть скомпенсировано другим, "нормальным" аллелем. Это так

 называемые рецессивные (не проявляющиеся в диплоидном состоянии) мутации. Их большинство, однако бывают и мутации доминантные, которые подавляют действие нормального аллеля. Но в целом, двойной набор хромосом — это повышение надежности: вредные мутации имеют много шансов не проявиться вообще. Но какое это имеет отношение к половому размножению?

Новый организм возникает, когда объединяются мужская и женская гаплоидные гаметы, то есть возникает диплоидная зигота. В ней одна из каждой пары хромосом получена от отца, а другая — от матери. Следовательно, при половом размножении — за счет образования новых комбинаций пар гомологических хромосом — резко повышается вероятность того, что вредная мутация, если она рецессивна, окажется в компании с нормальным гомологичным геном и поэтому не проявится. Это вторая причина, для чего нужно половое размножение, — для уменьшения влияния вредных мутаций за счет образования гетерозиготности. На нее впервые в 1988 году указал А.С. Кондрашов, тогда работавший в Биологическом центре АН СССР в Пущино-на-Оке (не часто наши соотечественники публикуют статьи в самом престижном журнале мира: см. Nature, 1988, 336, 435).

Однако вредные рецессивные мутации, будучи в гетерозиготном (скрытном) состоянии, не только сохраняются, но и, благодаря именно половому размножению, беспрерывно накапливаются в череде поколений. То есть — именно из-за скрещиваний (вернее, простите, любви). И сколько же у нас, у людей, этих самых вредных генов? Расчеты А.С. Кондрашова, касающиеся накопления потенциально летальных мутаций в нашем геноме, дали ему повод ко вполне понятному недоумению(что выразилось в заголовке его статьи): "…Почему мы не умерли 100 раз?"

Наверное, не будет большой ошибкой предположить, что для этого тоже есть веская причина — третья. Рядом с весьма хорошей мутацией может оказаться очень плохая. И каково ж тогда "талантливому" гену среди серой толпы "озлобленно бездарных"?

"Черт догадал меня родиться в России с душой и талантом!"
А.С. Пушкин

Третью причину в 2001 году обнаружили американские генетики В. Райс и А. Чиппиндэйл, проводившие опыты с дрозофилами. Однако перед этим — несколько слов о генетической рекомбинации.

Рекомбинация — это обмен генами (участками ДНК), происходящий после образования зиготы, в паре гомологичных хромосом, полученных от родителей. Например: если исходно в одной хромосоме данной пары были гены ABCD, а в гомологичной хромосоме — их аллели (модификации) abcd, то в результате рекомбинации может получиться так: AbCd — в одной хромосоме, и aBcD — в другой. И вот результат: из-за таких перемещений многие гены вдруг оказываются в новом окружении. И не только в новом окружении, но и в новых отношениях со своими аллельными, расположенными в гомологичной хромосоме, партнерами. Это очень важно, поскольку, не исключено, при следующем цикле размножения в гаметах уже будут содержаться хромосомы с новыми комбинациями генов — новыми, если сравнивать с исходными, родительскими. И так далее. То есть дети, внуки, правнуки etc. будут последовательно нести все новые комбинации по генам ABCD/abcd.

Это исходный теоретический момент. А что на финале? А на финале то, что (не удивляйтесь!) в новых комбинациях генов конкретной пары хромосом может оказаться меньше генов с вредными мутациями. Вот именно это, по сути, и обнаружили Райс и Чиппиндэйл. В экспериментах они получили дрозофил, у которых вовсе отсутствовали генетические рекомбинации. Таких дрозофил в череде поколений сравнивали с нормальными мушками — то есть рекомбинирующими. И оказалось, что рекомбинация генов между гомологами может переместить полезную мутацию из, так сказать, плохого генетического фона (или контекста) в хороший контекст. А это — при дальнейшей передаче хромосомы с такой мутацией в ходе последовательного размножения — избавит полезную мутацию от вредного генетического фона (Science, 2001, 294, 555).

Иными словами, при половом размножении в ряду поколений происходит постепенное освобождение полезных мутаций от вредных. Спасибо рекомбинациям. И — половому размножению. Кто-то остроумно и верно назвал этот феномен "чисткой генома". Тут вам, как было заявлено выше, и третья причина, для чего необходимо половое размножение.

Но есть еще две причины. Женщины их знают.
Но молчат. Ибо "тайна сия велика есть".

Я был только тем, чего
касалась твоя рука…
Иосиф Бродский

Последующий пассаж мужчинам может показаться катастрофическим (удар ниже пояса!), но это, похоже, так: тому, что у человеческой расы есть интеллект, мы обязаны женщинам. Точнее, их генетической организации и "генетическим предпочтениям".

И первая причина этого — в том, что среди пары половых хромосом у женщин — две одинаковые хромосомы (XX), а у мужчин — две разные: одна Х, а другая (сугубо мужская, собственно и определяющая пол) — Y. Таким образом, женщины по всем хромосомам диплоидны, а мы, мужчины, — нет: мы диплоидны по всем хромосомам, кроме половых, — ведь у нас только одна Х-хромосома. (Приготовьтесь: сейчас неожиданно выстрелит чеховское ружье, повешенное в начале этой статьи). А в Х-хромосомах, как выясняется, сосредоточены гены интеллекта. И вот почему.

Во-первых, кривая распределения значений коэффициента интеллектуальности (IQ) среди мужчин имеет широкий диапазон — как в области низких значений, так и в области высоких. А вот среди женщин эта кривая более компактна: спектр значений IQ ближе, чем у мужчин, к средним значениям — в общем, меньше дисперсия, то есть меньше крайних вариантов в обе стороны и больше если не средних, то "центральных". Во-вторых, как уже давно выяснили медицинские генетики, гены, приводящие к психическим заболеваниям, чаще передаются детям от матери, чем от отца, хотя у самих таких матерей психические заболевания часто не проявляются. В третьих, у мужчин психические заболевания встречаются на 30% чаще, чем у женщин. В четвертых, очень многие мутации, приводящие к психическим заболеваниям, локализованы (с помощью молекулярно-генетических методов) преимущественно в Х-хромосомах.

Каждые два года, начиная с 1984-го, рабочие совещания медицинских генетиков пополняют список связанных с Х-хромосомой синдромов, которые вызывают ментальные нарушения (X-chromosomal syndromes associated with mental disability). К 2001 году таких синдромов насчитывалось уже 202 из 958 всех известных. Это означает, что примерно 21,1% всех ментальных нарушений вызваны мутациями в Х-хромосоме. А из результатов секвенирования генома человека следует, что только 3,7% всех его генов расположены в Х-хромосоме, — значит, в Х-хромосоме кодирование ментальных характеристик примерно в шесть раз выше, чем в аутосомах. При этом в индивидуальных генах, кодирующих ментальные характеристики, существуют разные аллели, мутации которых приводят к ментальным нарушениям.

В целом, детальная статистическая обработка показала: мутации Х-хромосомы в 3,1 раза чаще приводят к ментальным нарушениям, чем мутации во всех остальных генах. Многие из более чем 100 "ментальных" генов Х-хромосомы уже клонированы, они активно работают именно в мозгу и кодируют белки, ответственные за стабилизацию мРНК, на организацию цитоскелета, за передачу регуляторных сигналов. Эта группа генов относится к наиболее законсервированным у позвоночных. Более 300 млн лет назад Х-хромосома млекопитающих образовалась из пары "обычных" хромосом, особо не отличавшихся от других. И затем какая-то сила заставила Х-хромосому стремительно эволюционировать по пути расширения спектра кодируемых ею функций, основными из которых сейчас являются общие когнитивные способности (или интеллектуальность) и… способность к размножению. Но что это за сила? Это страшная сила! Это — особые сексуальные предпочтения самок гоминидов и затем — женщин.

Вот как это происходит. Возникновение и улучшение новых генетических признаков направляется отбором — естественным и/или половым. И то что эволюция сконцентрировала в Х-хромосоме гены, ответственные за развитие интеллекта, — не случайно. Конечно, мутации, как и положено, возникают случайно, а вот закрепляются или удаляются, а тем паче — концентрируются в каком-то одном месте — не случайно: явно в этом что-то есть — это явно для чего-то очень выгодно. И для чего бы вы думали?

О разнице между тем, что улучшает при эволюции естественный отбор, а что — половой, говорил еще Чарльз Дарвин: естественный — повышает жизнеспособность, а половой — сексуальную привлекательность, усиливая развитие вторичных половых признаков. В основном — у самцов. (А у мужчин?! Об этом см. ниже, но у мужчин вторичные половые признаки — не только то, что вы подумали, а кое-что еще…) Например, — такие неотразимые признаки, как размер и яркость хвоста у павлина. Именно хвост (а не что-то другое) повышает его шансы привлечь паву — т. е. повышает частоту скрещиваний. В общем, у павлинов такие роскошные хвосты только потому, что они нравятся самкам. А если бы не нравились, то павы "не принимали" бы гены таких хвостов для передачи своим птенцам (мужского пола, разумеется). Таким образом, именно самки направили эволюцию павлинов в сторону украшения их хвостов.

Механизмы полового отбора были детально проанализированы и смоделированы основоположником популяционной генетики Фишером, который показал, что он направлен на усиление вторичных мужских признаков и, одновременно, на повышение степени их предпочтения самками. В целом, существует положительная обратная связь между способностью самцов впечатляюще демонстрировать свои вторичные половые признаки и способностью самок их оценивать и воспринимать. Чем более привлекательны самцы, тем быстрее и чаще их выбирают самки, тем скорее их дочери будут делать то же самое и тем более привлекательными будут их сыновья. Так что при половом отборе процесс эволюции идет с ускорением.

Но ведь, как мы уже намекали, вторичные половые признаки могут быть не только морфологическими (мужественная внешность), но и поведенческими (мужские поступки)! А они зависят от когнитивных способностей — от интеллекта. Моделирование эволюции, когда половой отбор касается поведенческих, а не морфологических признаков, показало, что в этом случае эволюция идет еще быстрей, чем когда отбор касается только привлекательного внешнего вида! (Кто не верит — может проверить лично: см. J Theor Biol, 1985, 117, 651).

Однако половой отбор не должен противоречить естественному. Если у павлина будет "ну очень" большой хвост, это увеличит его риск быть съеденным врагом до того, как он успеет передать свои гены восхищенной паве. Полагается, чтобы половой отбор, касающийся усиления определенных поведенческих признаков, приводил к повышению выживаемости и, тем самым, способствовал бы также и положительному естественному отбору.

Но мало того! Х-хромосома, как оказалось, устроена не только в расчете на то, что носители положительных мутаций в ней будут привлекательны для женщин (разве в каком-нибудь серьезном деле можно полагаться только на вкус женщины, пусть даже и утонченный?). Оказывается, в Х-хромосоме гены интеллектуальности функционально объединены (сцеплены) с генами, ответственными за репродуктивные функции. И серьезные ментальные нарушения весьма часто делают носителей единственной Х-хромосомы неспособными передать этот плохой признак потомкам.

Но с одинаковой ли скоростью идет эволюция интеллектуальности у мужчин и у женщин? Ведь у женщин две Х-хромосомы — значит, в два раза?.. Пусть образуется женская зигота ХХ. Предположим, что в той Х-хромосоме, что получена от отца, есть несколько разных мутаций (А1, А2, …), в сумме дающих значительное повышение когнитивных способностей. Вот эту хромосому мужчина благородно женщине и отдает. А женщина? Перед тем, чтобы передаться от матери следующему поколению, обе Х-хромосомы проходят стадию рекомбинации (мейотической) — т. е. случайным образом обмениваются своими участками. И с большой вероятностью может случиться так, что несколько "супер-интеллектуальных" мутаций, которые были вместе в одной хромосоме, теперь окажутся в разных, и их полезный эффект снизится. То есть, единая комбинация "супер-интеллектуальных генов", бывшая в одной Х-хромосоме, распадется на две Х-хромосомы, каждая из которых уже не "супер".

Таким образом, при половом отборе, касающемся повышения когнитивных функций, женщины предпочитают получать "высокоинтеллектуальную" Х-хромосому от мужчин, а в результате рекомбинации участков между собственной Х-хромосомой и полученной (которая происходит при передаче этих хромосом детям) — снижают ее "интеллектуальность".

А у мужчин только одна Х-хромосома, рекомбинировать ей при образовании гамет не с кем: какая она есть — такая и передается. Самая простая модель, в которой "супер-интеллектуальность" формируется определенными аллельными комбинациями только двух генов — гена 1 (аллели А1 и Б1) и гена 2 (аллели А2 и Б2), — показывает, что вероятность образования мужского "супер-генотипа" (А1А2) в четыре раза выше, чем женского (А1А1/А2А2). Если полагать, что генов, кодирующих общие когнитивные способности, в Х-хромосоме — более 100, то расчеты показывают: шансы нести гены "супер-интеллектуальности" у мужчины на несколько порядков выше, чем у женщины.

В целом, моделирование делает очевидным весьма неожиданное свойство эволюции интеллекта: "супер-генотип" интеллектуальности, по закону случая, образуется в женщине, но распадается в двух ее последующих женских поколениях, и при этом повышается интеллектуальность сынов человеческих. (Желающие "дойти до самой сути" — см. Trends in Genetics. 2001, 17, 887).

Ну а дщери-то человеческие? С ними-то как?

Быть женщиной — великий шаг,
Сводить с ума — геройство.
Б.Пастернак

Именно в том, как они сводят с ума, и заключаются великая поведенческая роль женщин в эволюции человечества. А сводят с ума они так, что в ряду поколений количество ума все-таки возрастает. Естественно, это у них, у женщин, происходит подсознательно — но факт налицо.

Раньше мы уже говорили об ассортативности браков (отклонении от случайного и равновероятного скрещивания между партнерами) — в частности, о том, что браки между более интеллектуальными мужчинами и женщинами более часты, чем если бы они совершались случайно, вне всякой зависимости от IQ ("Химия и жизнь", 2002, № 1, с. 18–22). И действительно: как показывают многие исследования, по большинству поведенческих характеристик степень ассортативности браков может быть низкой, но она весьма высока по уровню интеллекта и социальному статусу. Поэтому можно полагать, что в ходе эволюции человека подбор брачных пар шел (и идет), в том числе, в направлении роста интеллекта супругов. Это повышает жизнеспособность потомков. Да, когда-то главными, условно говоря, были мышечная масса и скорость реакции мужчины, но с течением столетий возник и такой вариант направленного подбора брачных пар, который привел к повышению интеллекта у потомства. Но за кем здесь главный выбор? Как известно, всем своим поведением предложение делает мужчина, а решает… Но на основании чего решает, между прочим?

Далее — известное, из мира животных: несмотря на самозабвенное пение соловья, решающее мнение в выборе одного из нескольких таких певцов принадлежит скромной серой самочке. Подобные примеры можно множить до бесконечности, но вот что интересно. Так же, как и соловьи (самцы), или павлины, или львы, мужчины всегда были не прочь демонстрировать свою интеллектуальную перспективность — но как? Пением серенад под балконом (тебе, любимая!), сочинением сонетов (тебе, единственная!), романсов (только тебе!), созданием произведений живописи и так далее. И все это, в том числе действительно великое, — только Ей.

Для чего же все это — не на бытовом уровне рассуждений, а на эволюционном? Похоже, такие поведенческие черты, как красноречие, музицирование, артистичность и даже юмор, когда-то возникли для того, чтобы мужчина при ухаживании мог лучше продемонстрировать свой уровень интеллекта. То есть — надежней привлечь партнершу.

"Ах, какой! — как бы должна внутренне воскликнуть она. — Какой умный!" (Талейран — один из самых великих дипломатов в мировой истории, переживший на разных постах и Великую Французскую революцию, и эпоху Наполеона, и реставрацию монархии, — был мал ростом, хил и к тому же колченог, а вот любовниц среди высшего света имел несметное число. Все его современники, завидуя, конечно, удивлялись: чем он, этот явно не Аполлон, их брал? Ответ: единственно — умом). И хотя некоторый уровень интеллектуальности, как фактор важный для жизнеспособности, существует, вероятно, у всех животных, но только у людей интеллектуальность достигла весьма высоких значений именно благодаря демонстрации во время ухаживания качеств, связанных с интеллектом.

В доказательство последнего — еще один небезынтересный пассаж. Речь пойдет о результатах исследований, недавно проведенных среди студенток Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе. Оказалось, что в те дни, когда вероятность зачатия наиболее высока (то есть во время овуляции), студентки предпочитают интеллектуальных мужчин, а в другие, безопасные дни месяца — мужчин, "которые располагают ресурсами" (богатых и/или влиятельных). Вот такие данные. Каково, а?

В общем, в здравом смысле и практичности женщинам не откажешь. И в результате такой стратегии "сведения с ума" (повторим: зачастую неосознаваемой, сугубо инстинктивной) объем человеческого мозга за сотню тысяч лет существенно увеличился. И не только объем: главное качество — интеллект.

Итак, подводим итог. Вот пять причин, для чего нужно половое размножение:

1) для быстрого распространения мутаций в популяции за счет передачи хромосом при скрещиваниях;

2) для уменьшения действия вредных мутаций из-за того, что при образовании диплоидного набора хромосом они часто оказываются в неактивном (гетерозиготном) состоянии;

3) для освобождения полезных мутаций от "вредного" груза за счет рекомбинации, происходящей между хромосомами после образования зиготы;

4) для быстрой реализации мутаций в "генах интеллектуальности", расположенных в единственной Х-хромосоме мужчин;

5) для высокой ассортативности браков по степени интеллектуальности, что ускоряет эволюцию, направленную на повышение интеллекта.

Впечатляет, не так ли?

Но как насчет справедливости по отношению к женщинам? Ведь именно они, выбирая для своих детей наиболее умных отцов и направляя эволюцию в сторону интеллектуальности, сами пользуются ее результатами, можно сказать, в последнюю очередь? Ведь у них две "умные" Х-хромосомы, и мутации в них будут проявляться только тогда, когда будут одинаковыми сразу в обеих (т.е. в гомозиготном состоянии). А это, в череде поколений, происходит ой как не скоро!..

Что ж, давно известно, что судьба женщины — жертвовать собой. Но во имя справедливости, читатель, встаньте перед ней на колени, скажите ей три слова, в которых шестая причина. Самая главная:

Я тебя люблю.

И посмотрим, как она вам поверит...

Комментарии

Добавить изображение



Добавить статью
в гостевую книгу

Будем рады, если вы добавите запись в нашу гостевую книгу. Будьте добры, заполните эту форму. Необходимой является информация о вашем имени и комментарии, все остальное – по желанию… Спасибо!

Если у вас проблемы с кириллическими фонтами, вы можете воспользоваться автоматическим декодером AUTOMATIC CYRILLIC CONVERTER.

Для ввода специальных символов вы можете воспользоваться вот этой таблицей. (Латинские буквы с диакритическими знаками вводить нельзя!)

Ваше имя:

URL:

Штат:

E-mail:

Город:

Страна:

Комментарии:

Сколько бдет 5+25=?