Мужские и женские особи: излишество или необходимость?

Начнем с того, что природа решила разделить живые существа на мужские и женские особи задолго до появления человека. Очень и очень задолго… Этак, примерно, миллиард лет назад.

Человек, разумеется, благодарен за это природе. Иначе как бы мы узнали радости и горести любви? На чем основывалась бы вся мировая культура? Религия? Политика? Да и весь, если уж на то пошло, наш образ жизни?

Но человек, в отличие от других животных, очень любит задавать вопросы «зачем?» и «почему?» А вдруг существование в виде бесполого, самодостаточного, самооплодотворяющегося существа было бы более интересным и выгодным в эволюционном плане?

За миллиард лет до нашей эры…

…секса не было. Но был, как говорят биологи, «протосекс». И если ваше живое воображение нарисовало картину, как один крошечный комочек слизи залезает на другой и начинает совершать с ним определенные действия, то вы не так уж далеки от истины. Вот только между этими комочками не было никакой разницы с точки зрения половой принадлежности.

За миллиард лет до нашей эры на Земле обитали простейшие организмы – прокариоты (бактерии и археи). От современных нам простейших их отличало отсутствие клеточного ядра. Вся их клетка была – сплошная цитоплазма; однако это не мешало им размножаться и передавать генную информацию потомкам. Происходило это с помощью так называемого «горизонтального переноса генов». Причем перенос генов мог осуществляться тремя различными способами: конъюгация, вирусная трансакция и трансформация.

Больше всего сходства с сексом имеет первый процесс – конъюгация. «Активная» бактерия пристает к «пассивной» и впрыскивает в нее часть своей ДНК. Второй способ, трансдукция, требует участия «третьего лица», вируса, который захватывает участок генома одной бактерии и переносит этот участок в другую. Наконец, при трансформации бактерия просто забирает фрагменты ДНК из окружающей среды (например, у погибшей бактерии).

Полученная таким образом генетическая информация либо встраивается бактерией в собственный геном, расширяя его, либо замещает собой однотипный участок. После чего бактерия размножается простым делением клетки.

Горизонтальный перенос генов – потрясающее эволюционное изобретение, считают ученые. Без всякого полового разделения он дает возможность соединять в организме различные генные комбинации, что существенно повышает и его, организма, и его потомков приспособляемость и выживаемость в окружающей среде.

Казалось бы, механизм продолжения жизни найден, отработан и показал свою высокую эффективность. Почему бы на этом не остановиться?

«Ну уж нет!» – сказала Природа. И создала эукариоты.

А заодно (и практически одновременно) принялась экспериментировать с разделением полов.

«Тигр, о тигр, светло горящий… …в глубине полночной чащи, / Кем задуман огневой соразмерный образ твой?»

В этом поэтическом образе, созданном английским поэтом Уильямом Блейком (1757-1827) сокрыта одна из величайших загадок жизни на Земле. Но этот же образ содержит в себе и часть ответа. Вероятно, Природа убедилась в том, что для создания более сложных, чем комочки слизи, форм горизонтального переноса генов недостаточно. Не получится ни «светло горящий» тигр, ни даже маленькая мышка. Необходимо нечто иное. Бактерия-прокариот, получившая генную информацию одним из способов горизонтального переноса, передаст ее своим потомкам. Они будут копией ее самой – как с полезными мутациями, так и с вредными. Это будет одна генетическая линия. Другая бактерия – другая линия. Если они и обмениваются друг с другом генами с помощью «протосекса», отсутствие ядра в клетке все равно не даст возможности создать новый полноценный, не похожий на своего родителя организм.

А вот эукариоты (организмы с клеточным ядром, отделенным от цитоплазмы мембранной оболочкой) – дело иное. Они открывают перед творцом-экспериментатором поистине неограниченные возможности по части создания и «тасования» все новых и новых комбинаций генов.

Этот новый механизм передачи генной информации «по наследству» очень сложен и не до конца понятен. Достоверно известно лишь, что он требует разделения живых существ на два пола и, соответственно, полового размножения.

При этом нельзя сказать, что половой процесс размножения стопроцентно и во всех отношениях «выгоднее» бесполого в эволюционном плане. Конечно, в результате полового размножения появляются и мышки, и светло горящие тигры, и даже мы с вами, ломающие головы над проблемами эволюции, но и у этого замечательного способа есть свои недостатки.

Извилистые пути размножения

Необходимо отметить, что биологи относят к половому размножению не только те случаи, когда потомство появляется из соединения женских и мужских половых клеток. В эту категорию попадает и партеногенез (развитие эмбриона из неоплодотворенной женской половой клетки), и самооплодотворение животных-гермафродитов (которых немало среди, скажем, кишечнополостных организмов).

В отличие от бесполого размножения их потомство не будет точной генетической копией родителя. Однако подобные изыски (или извращения, если этот термин вообще может быть применим к животному миру) природа использует лишь в определенных случаях и при определенных обстоятельствах.

Возьмем, к примеру, первичноротых животных, ранее относимых к группе первичнополостных червей, – коловраток (Rotifera). Самки коловратки могут размножаться как с участием самца, так и без него – все зависит от внешних обстоятельств. Пока популяция червей в данном месте небольшая, самки откладывают яйца, из которых появляются только самки. Но если червяков становится слишком много, и это грозит популяции голодом, часть самок начинает откладывать яйца с «мальчиками». Самцы выполняют чисто утилитарную функцию – доставить удовольствие самкам. Они живут очень мало и ничего не едят, потому что у них даже нет пищеварительной системы. Зато плотность популяции быстро приходит в норму.

Подобные способы природа использует для увеличения генетического разнообразия (необходимого условия развития) популяции в ответ на изменения в окружающей среде. Если плотность популяции выросла, значит, предстоит борьба за выживание, и, возможно, новые комбинации генов дадут шанс потомству, произведенному нормальным половым путем. Потому что нормальный половой путь, пусть и не лишенный определенных недостатков, оптимален с точки зрения эволюции. Ему следует подавляющее большинство эукариот – животных, растений и грибов.

Но все же – что это за недостатки? В чем мы, мужчины и женщины, проигрываем бесполым существам? И проигрываем ли?..

Любовь богомолов

Самка богомола, как известно, откусывает голову самцу сразу после соития.

Но не спешите упрекать богомолиху в бессмысленной жестокости: она поступает так не по злобе, а по велению самой природы. Природа же подобным жестким, но эффективным образом решает проблему «двойной цены». Проблема «двойной цены» заключается в следующем.

При разделении полов потомство производят лишь самки, а самцы нужны для оплодотворения. В остальное время толку от них немного (кроме тех случаев, когда животные образуют устойчивые пары и вместе растят детенышей). А кормовая база популяции – одна и для самок, и для самцов. Если кормовая база, мягко говоря, не слишком богатая, наличие лишних едоков – безусловный минус. Так что обезглавливание выполнивших свою функцию самцов (а то и поедание их целиком) есть не что иное, как повышение шансов на выживание и самих беременных самок, и их потомства.

Заметим, что при бесполом размножении каждая особь обладает способностью к воспроизводству и, стало быть, имеет равную ценность для популяции. Другой минус полового размножения – это невозможность передать свой геном полностью. Можно передать потомству лишь 50% своих генов – и то в измененном виде. Но этот «минус» одновременно является и плюсом, так как способствует передаче и сохранению полезных мутаций и, соответственно, развитию новых форм жизни.

Наконец, в эволюционной системе происходит постоянная «гонка вооружений» между паразитами и их жертвами. Чтобы не быть побежденным паразитами, которые тоже эволюционируют, необходимо постоянно совершенствовать средства защиты. Добиться этого можно, создавая новые генетические комбинации, а значит, новые средства противодействия и приспособления к изменениям среды. Половое размножение позволяет добиться этого намного быстрее, чем горизонтальный перенос генов.

Судя по всему, земная жизнь устроена так, что получить «светло горящего» тигра можно только с помощью полового размножения. Большинство растений и по меньшей мере половина грибов также предпочитают этот способ. В противном случае наша планета давным-давно превратилась бы в моря из слизи с островками отдельных растительных форм и грибниц.