16:45

Генетическая книга Мёртвых



Помните мудрость из былых времен...
Уильям Йейтс, "Ветер в камышах" (1899).


Первое сочинение, которое я помню пишется в школе, было "Дневник Пенни". Вы должны были вообразить себя монетой и рассказать вашу историю о том, как вы некоторое время лежали в банке, пока вас не выдали клиенту, что чувствовали, позвякивая в кармане с другими монетами, как вами расплатились за покупку, затем как вами дали сдачу другому клиенту и затем... что ж, вы, вероятно, сами писали подобное сочинение. Полезно поразмышлять о таком же самом пути гена, путешествующего не из кармана в карман, а из тела в тело, по поколениям.

И первое, что аналогично монете - это, конечно, то, что персонификация гена не должна восприниматься буквально, не больше, чем мы, семилетние, всерьез полагали, что наши монеты могут разговаривать. Персонификация иногда - полезный прием, и для критиков обвинять нас в принятии её буквально почти столь же глупо, как и буквально само принятие её буквально.

Физики не буквально заколдованы своими частицами, и критик, который обвинил бы их в этом, утомительный педант. Событием "чеканки" гена является мутация, которая приводит к его появлению, изменяя предыдущий ген. Измененной является только одна из многих копий гена в популяции (за одно событие мутации, но идентичная мутация может изменить другую копию гена в генофонде в другое время).

Другие продолжают делать копии оригинального гена, который теперь может считается конкурирующим с мутантной формой. Создание копий - конечно, то, к чему гены, в отличие от монет, в высшей степени способны, и наш дневник гена должен включать приключения не отдельных атомов, из которых складывается ДНК, а приключения ДНК в виде многократных копий в последовательных поколениях.

Как показала последняя глава, большая часть "приключений" гена в прошлых поколениях состоит в притирании к другим генам данного вида, и именно поэтому они так дружно сотрудничают в коллективном предприятии строительства тел. Теперь давайте зададим вопрос: "Все ли гены вида в прошлом пережили одни и те же "приключения". Главным образом это так. Большинство генов буйвола могут оглянуться на длинную цепь тел буйволов, которые наслаждались или страдали от общех событий жизни буйвола. Тела, в которых эти гены выживали, включали самцов и самок, больших и малых, и так далее.

Но есть подмножества генов с отличным жизненным опытом, например гены, которые определяют пол. У млекопитающих Y хромосомы встречаются только у самцов и не обмениваются генами с другими хромосомами. Таким образом, у гена, находящегося на хромосоме Y, был ограниченный жизненный опыт в телах буйвола: только в самцах.

Его жизненный опыт в значительной степени типичен для генов буйвола вообще, но не полностью. В отличие от большинства генов буйвола, он не знает, каково это, находиться в самке буйвола. Ген, который всегда был на хромосоме Y, начиная с возникновения млекопитающих в эпоху динозавров, имеет опыт в телах самцов многих различных видов, но никакого опыта в телах самок какого-либо вида.

В случае Х-хромосомы дело сложнее. У млекопитающих мужского пола есть одна X хромосома (унаследованная от матери, плюс одна хромосома Y, унаследованная от отца), в то время как самки имеют две Х-хромосомы (по одной от каждого родителя). Таким образом, каждый ген Х-хромосомы испытал на себе тела и самцов, и самок, но две трети его жизненного опыта были в телах самок. У птиц ситуация обратная. У самки птицы имеются неравные половые хромосомы (которые мы можем также назвать X и Y по аналогии с млекопитающими, хотя официальная терминология птиц отличается), а у самцов две одинаковых (XX).

Все гены других хромосом имели равный опыт тел самцов и самок, но их опыт может быть неодинаков в других отношениях. Ген проведет больше времени, чем его справедливая доля, в телах предков, которые обладают любыми качествами, которые этот ген кодирует - длинные ноги, толстые рога, или что бы там ни было, особенно если это - доминантный ген. Почти столь же очевидно, что все гены скорее всего провели большее предкового времени в успешных, а не в неудачливых телах.

Существует много неудачливых тел, и они содержат свой полный набор генов. Но они имеют тенденцию не иметь потомков (именно это означает быть неудачливым), поэтому ген, который оглядывается на свою биографию прошлых тел, заметит, что все тела были успешны (по определению), и, возможно, большинство (но не все) обладали тем, что необходимо, чтобы быть успешными.

Разница в том, что особи, которые не оснащены, чтобы быть успешными, несмотря на это иногда имеют потомство.

И особи, которые прекрасно оснащены, чтобы выжить и размножаться при обычных условиях, иногда поражает молния. Если, как у некоторых оленей, тюленей и обезьян, самцы вида формируют иерархию подчинения, и доминирующие самцы участвуют в большей части воспроизводства, то из этого следует, что гены этого вида будут иметь больше опыта в телах доминирующих самцов, чем подчиненных.

(Заметьте, что мы больше не используем термин доминантный в его специальном, генетическом смысле, антонимом которого является рецессивный, а используем доминирующий в его обычном, лингвистическом смысле, где антонимом является подчиненный.)

В каждом поколении большинство самцов являются подчиненными, но их гены, оглядывясь назад, все равно увидят прочную цепь доминирующих предков мужского пола. В каждом поколении большинство особей порождено доминирующим меньшинством предыдущего поколения.

Таким же образом, фазаны, вид, в котором, как мы предполагаем, большинство оплодотворений совершается красивыми (для самок) самцами, большинство генов, находятся ли они теперь в самках, в некрасивых или в красивых самцах, может оглянувшись увидеть длинную цепь красивых предков мужского пола. Гены обладают большим опытом жизни в успешных телах, чем в неудачливых. В той мере, в какой гены вида имеют регулярный и периодический опыт жизни в подчиненных телах, мы можем рассчитывать на наблюдение условной стратегии "максимально эффективно применять то, что есть".

У тех видов, где успешные самцы драчливо защищают многочисленные гаремы, мы иногда замечаем подчиненных самцов, использующих альтернативные, стратегии "исподтишка" для того, чтобы получить мимолетный доступ к самкам. Тюлени обладают одним из самых гаремодоминантных сообществ в животном мире. В некоторых популяциях, более 90 процентов совокуплений обеспечивается менее чем 10 процентами самцов.

Большинство холостых самцов в стаде, выжидая своего момента, чтобы сместить одного из хозяйничающих в гареме быков, готовы к возможности совокупления со временно оставленными без присмотра самками. Но, для такой альтернативной мужской стратегии, которой благоприятствовал естественный отбор, должна существовать, по крайней мере, значительная струйка генов, которые прокрадывались из поколения в поколение через совокупления исподтишка. В таком случае, выражаясь языком "дневника генов", по крайней мере некоторые гены хранят запись и подчиненных самцах в своем прошлом жизненном опыте.

Не поймите неправильно слово "опыт". Речь идет не только о том, что слово должно пониматься метафорически, а не буквально. Это, я надеюсь, очевидно. Менее очевидно, что мы получаем гораздо более выразительную метафору, если представляем себе весь генофонд вида, а не один ген, как сущность, которая приобретает опыт из прошлого своих предков.

Это еще один аспект нашей доктрины «эгоистичного кооператора». Позвольте мне попытаться расшифровать, что значит говорить о виде, или его генофонде, который обучается на собственном опыте. За эволюционное время виды изменяются.

В любом поколении, конечно, вид состоит из множества отдельных его членов, живущих на тот момент. Очевидно, этот набор изменяется, когда рождаются новые члены, а старые умирают. Это изменение само по себе не заслуживает того, чтобы считаться получающим выгоду от опыта, но статистическое распределение генов в популяции может систематически сдвигаться в некотором заданном направлении, и это представляет собой "опыт вида".

Если подкрадывается ледниковый период, то будет встречаться все больше особей с толстым волосяным покровом. Особи, которым посчастливилось быть волосатыми, в каждом поколении, как правило, вносят больший вклад в потомство, чем их справедливая доля, и в результате гены волосатости перейдут к следующему поколению.

Набор генов в популяции в целом - и, следовательно, генов, которые вероятно, будут содержаться в типичной среднестатистической особи - будет все больше и больше смещаться в сторону генов волосатости.

То же самое происходит и с другими типами генов. С течением поколений, весь набор генов вида - генофонд - вырезется и выстругивается, замешивается и формуется настолько, что становится хорош в создании успешных особей. Именно в этом смысле я говорю, что вид обучается на своем опыте в искусстве строительства хороших тел особей, и он хранит свой опыт в закодированной форме в наборе генов генофонда.

Геологическое время - масштаб, на котором виды становятся опытными. Информация, которая набирается с опытом - это информация о предковой окружающей среде, и о том, как в ней выжить. Вид - это усредняющий компьютер. Он выстраивает поколение за поколением, статистическое описание миров, в которых предки сегодняшних представителей этих видов жили и размножались.

Это описание написано на языке ДНК. Оно находится не в ДНК каждого индивида, но совокупно в ДНК - эгоистичных кооператорах - всей размножающейся популяции. Возможно, "выборка информации" лучше отражает суть, чем "описание".

Если вы найдете тело животного, новый вид, ранее неизвестный науке, знающий зоолог сможет исследовать и анатомировать каждую его деталь, способен "прочитать" его тело и рассказать нам об окружении, в котором жили его предки: пустыне, тропическом лесу, арктической тундре, умеренной лесистой местности или коралловом рифе. Зоолог должен быть также способен сказать вам, читая его зубы и кишечник, чем животное питалось.

Плоские, подобные жерновам зубы и длинный кишечник со сложными тупиками указывают, что это было травоядное животное; острые, режущие зубы и короткий, несложный кишечник указывают на плотоядное животное. Лапы животного, его глаза и другие органы чувств разъясняют способ, которым оно перемещалось, и как оно искало пищу. Его полосы или пятна, его усики, рога или гребешки обеспечивают, для посвященного, чтение сведений о его социальной и половой жизни. Но у зоологической науки впереди длинный путь.

Современная зоология может 'прочитать' тело вновь обнаруженного вида только до степени грубого, качественного вердикта о его вероятной среде обитания и образе жизни. Зоология будущего занесет в компьютер еще многие параметры анатомии и химии 'читаемого' животного. Что еще более важно, мы не будем проводить измерения отдельно.

Мы усовершенствуем математические методы объединения информации о зубах, кишечнике, химии желудка, социальной окраске и средствах защиты, крови, костях, мускулах и связках. Мы объединим методы анализа взаимосвязи этих параметров друг с другом. Компьютер, объединив все, что известно о теле неизвестного животного, построит подробную, количественную модель мира, или миров, в которых выжили предки животного.

Это, мне кажется, равносильно утверждению, что животное, любое животное, это модель или описание его собственного мира, а точнее миров, в которых естественным отбором отобирались гены его предков. В некоторых случаях тело животного - это описание мира в прямом смысле, его наглядное представление. Палочник живет в мире из веток, и его тело - репрезентативный слепок веток, листьев, трещин, почек и всего остального. Волосяной покров оленя - пестрая картина лесной подстилки, освещенной солнечным светом, проходящим сквозь деревья.

Пяденицы являются моделью лишайника на коре дерева. Но так же, как искусство не должно быть буквальным и репрезентативным, животные, можно сказать, отражают свой мир по-другому: импрессионистским, скажем, или символическим. Художник, пытающийся эффектно изобразить скорость полета, едва ли смог бы сделать что-то лучшее, чем формой стрижа.

Возможно потому, что у нас есть интуитивное понимание обтекаемости форм, может быть потому, что мы привыкли к стреловидной красоте современных реактивных самолетов, может быть потому, что мы получили определенные знания физики турбулентности и числа Рейнольдса, в этом случае мы можем сказать, что форма стрижа воплощает в себе закодированные факты о вязкости воздуха, в котором летали его предки.

Как бы там ни было, мы рассматриваем стрижа как деталь, соответствующую миру высокоскоростных полетов, как рука соответствует перчатке, впечатление усиливается, когда мы сопоставляем его с неуклюжестью стрижа, оказавшегося на земле и неспособного взлететь. Крот не в буквальном смысле имеет форму подземного туннеля. Возможно, он своего рода негативное изображение тоннеля, принявшее форму, позволяющую через этот туннель протиснуться.

Его передние лапы не похожи на почву буквально, но они напоминают лопаты, которые, благодаря опыту или интуиции, мы можем рассматривать как функциональное дополнение к почве: лопаты, приводимые в действие сильными мускулами для копания почвы. Есть еще более поразительные случаи, когда животное, или часть животного, не буквально отображает свой мир, но соответствует некоторой его части, на манер перчатки. Спиральное брюшко рака-отшельника - закодированный образ раковин моллюсков, в которых жили гены его предков.

Или, можно сказать, что гены рака-отшельника содержат закодированные предсказания о проявлениях мира, в котором краб окажется. Поскольку современные улитки и моллюски - в среднем такие же, как и древние улитки и моллюски, раки-отшельники все также подогнаны к ним и выживают - предсказание сбывается. Виды крошечного клеща приспособлены ездить в точном месте на внутренней части клешнеподобных мандибул особой касты рабочих бродячих муравьев.

Другой вид клеща приспособлен ездить на первом суставе одной антенны бродячего муравья. Каждый из этих клещей принял такую форму, чтобы соответствовать своей определенной среде обитания, как ключ соответствует замку (профессор К. В. Реттенмейер сообщил мне - к моему сожалению - что нет ни одного клеща, приспособленного для левых антенн, и других, приспособленных для правых).

Так же, как ключ содержит (взаимодополняюще или в виде негатива) информацию о своем собственном замке (информацию, без которой дверь не может быть открыта), так же клещ содержит информацию о своем мире, в данном случае о форме сустава насекомого, где он размещается. (Паразиты - часто очень специализированные ключи, соответствующие замкам своих хозяев намного более детально, чем хищники, по-видимому, потому что для хищника нетипично нападать только на один вид хозяина.

У выдающегося биолога Мириам Ротшильд есть запас восхитительных примеров, включая "червя, который живет исключительно под веками гиппопотама и питается его слезами".) Иногда приспособление животного к миру интуитивно ясно, или благодаря здравому смыслу, или наметанному глазу инженера.

Любой может понять, почему перепончатые лапы настолько распространены среди животных, которые часто входят в воду - утки, утконосы, лягушки, выдры и другие. Если вы сомневаетесь, наденьте пару резиновых ласт и испытайте чувство мгновенного облегчения при плавании. Вам, возможно, было бы даже жаль, что вы не родились с лапами лягушки, пока вы не выйдете из воды и не попытаетесь ходить в ваших ластах.

Мой друг Ричард Лики, палеоантрополог, борец за охрану природы и герой Африки, потерял обе ноги в авиакатастрофе. Теперь у него есть две пары протезов ног: одна пара с обувью, очень большая для устойчивости и прочно затягиваемая, чтобы ходить, и другая пара с ластами для плавания.

Конечности, которые хороши для одного образа жизни, плохи для другого. Трудно спроектировать животное, которое может делать две такие разные вещи хорошо. Любой может понять, почему у выдр, тюленей и других дышащих воздухом животных, которые живут в воде, часто имеются ноздри, которые могут быть закрыты по их желанию. Опять же, пловцы часто прибегают к изобретениям, в этом случае возник зажим для носа, напоминающий прищепку для белья.

Любой, наблюдая за муравьедом, питающимся через отверстие в муравейнике или термитнике, может быстро понять, почему они украшены длинным тонким носом и липким языком. Это верно не только для специализированных муравьедов Южной Америки, но и неблизкородственных с ними ящеров и трубкозубов из Африки, и еще менее близкородственного сумчатого муравьеда и связанных с ними очень далеким родством ехидн Австралазии. Менее очевидно, почему у всех млекопитающих, которые едят муравьев или термитов, низкая скорость метаболизма - низкая температура тела по сравнению с большинством млекопитающих, и соответственно низкий уровень биохимического обмена.

Наши зоологи будущего, чтобы восстановить предковые миры и их генетические описания, должны будут заменить интуитивный здравый смысл систематическим исследованием. Вот как они могли бы поступить. Начать с составления списка животных, которые не очень тесно связаны друг с другом родством, но которые объединены важным аспектом их жизни. Водоплавающие млекопитающие были бы хорошим примером.

Имеется более десятка отдельных случаев, когда наземные млекопитающие вернулись, чтобы жить, полностью либо частично, в воде. Мы знаем, что они делали это независимо друг от друга, потому что их близкие родственники до сих пор живут на суше. Пиренейская выхухоль является своего рода водным кротом, тесно связанная родством с нашим знакомым роющим кротом. Выхухоли и кроты - представители отряда насекомоядных.

Другие представители насекомоядных, которые эволюционировали независимо для жизни в пресной воде, включают водных землероек, один водный вид исключительно Мадагаскарской группы щетинистых ежей и три вида родственных выдровых землероек.

Это четыре отдельных возвращения к воде только среди насекомоядных. Все четыре - более близкие родственники животных, живущих на суше, чем других пресноводных видов в этом списке. Мы должны считать трех выдровых землероек как одно возвращение в воду, потому что они родственны друг другу и, вероятно, все произошли от недавнего водного предка. Выжившие киты, вероятно, представляют собой не более чем два отдельных возвращения в воду: зубатые киты (включая дельфинов) и усатые киты.

Выжившие дюгони и ламантины - близкие родственники друг от друга, и, конечно, их общий предок тоже жил в море: и они, таким образом, представляют только одно возвращение в море. В семействе свиней большинство живет на суше, но бегемоты частично вернулись жить в воду. Бобры и настоящие выдры - пример других животных, предки которых возвратились к воде.

Их можно напрямую сравнить с родственниками, оставшимися на суше, скажем луговыми собачками в случае бобров и барсуками в случае выдр. Норка является представителем того же рода, что и ласки и горностаи (что ставит их так же близко друг к другу, как лошадей, зебр и ослов друг к другу), но они полуводные и имеют частично перепончатые лапы. Существует южноамериканский водяной опоссум, или плавун, которого можно напрямую сравнить с его сухопутными родственниками среди опоссумов. Среди млекопитающих Австралазии, откладывающие яйца утконосы живут в основном в воде, ехидны на земле.

Мы можем составить приличный список подходящих пар: каждая независимо эволюционировавшая водная группа в паре с самым близким родственником, которого мы смогли обнаружить из тех, кто остался на суше. Если имеется список подобранных пар, можно сразу заметить некоторые очевидные вещи. У большинства водных обитателей есть по крайней мере частично перепончатые лапы; у некоторых есть хвост, который приобрел форму весла. Они настолько же очевидны, как и длинный, липкий язык, общий у муравьедов.

Но, как муравьеды разделяют низкий уровень метаболизма, вероятно, существуют менее очевидные особенности, разделяемые водными млекопитающими, в отличие от своих наземных родственников. Как мы их обнаружим? Системным статистическим анализом; возможно, чем-то похожим. Глядя на наш ряд подобранных пар, мы производим множество измерений, тех же самых измерений что и для остальных животных.

Мы измеряем все, что можем анализировать, без априорных ожиданий: ширину таза, радиус глаза, длину кишечника, в десятки раз больше, чем все, возможно, в пропорции к общим размерам тела. Теперь забросьте все измерения в компьютер и предложите ему определить, каким измерениям необходимо придать больший вес, чтобы отличить водных животных от их наземных родственников.

Мы можем вычислить число, "показатель различий", просуммировав все измерения, умножив каждое на весовой коэффициент. Компьютер установит веса, полученные для каждого измерения, с целью максимизировать различия, в конечном итоге, между морскими млекопитающими и их наземными коллегами. Коэффициент для перепонок лап предположительно по результатам анализа окажется с высоким весом.

Компьютер обнаружит, что целесообразно придать - если вы пытаетесь максимизировать различие между водными и земными животными - множителю индекса перепончатости большее значение, прежде чем добавить его к показателю различий. Другие параметры - которые являются общими для млекопитающих без учета влажности их мира - должны быть умножены на ноль, чтобы устранить не относящееся к делу и сбивающий вклад во взвешенную сумму.

В конце анализа мы смотрим на весовые коэффициенты всех наших параметров. Те, которые выходят с высоким весом, как коэффициент перепончатости лап - это параметры, которые имеют какое-то отношение к водному образу жизни. Перепончатость очевидна. Мы надеемся на то, что анализ раскроет и другие важные различающие факторы, которые не настолько очевидны.

Биохимические параметры, например. Когда мы их получим, мы можем затем почесать голову и задаться вопросом, какую связь они имеют с проживанием в воде или на суше. Это позволяет выдвинуть гипотезы для дальнейших исследований. Даже если этого не произойдет, любые параметры, которые дают нам статистически значимое различие между животными, выбравшими какой-либо образ жизни, и их родственниками, выбравшими иной, вероятно, скажут нам что-то важное об этом образе жизни.

Мы можем сделать то же самое с генами. Без любых априорных гипотез о том, что делают гены, мы осуществляем систематический поиск генетических подобий между неродственными водными животными, которые не разделяются их сухопутными близкими родственниками.

Если мы обнаруживаем какие-либо сильные и статистически значимые эффекты, даже если мы не понимаем, что делают эти гены, я сказал бы, что то, на что мы смотрим, можно расценивать как генетическое описание водных миров.

Естественный отбор, повторю, работает как усредняющий компьютер, выполняя аналог вычислений, мало чем отличающихся от тех, которые мы только что запрограммировали на выполнение в нашем созданном человеком компьютере.

Часто один вид ведет различные образы жизни, которые могут радикально отличаться друг от друга. Гусеница и бабочка, которой она становится, являются представителями одного и того же вида, и все же полученные зоологами реконструкции их образов жизни совершенно отличались бы. Гусеница и бабочка содержат абсолютно одинаковый набор генов, и гены должны описывать обе окружающие среды, но по отдельности.

По-видимому многие из них включаются в жующей растения, растущей, гусеничной фазе, и в значительной степени отличный набор генов включается во взрослой, репродуктивной, поедающей нектар фазе. Самцы и самки большинства видов живут, по крайней мере, немного по-разному. Эти различия доведены до крайности у рыбы удильщика, где самец присоединяется как крошечный паразитический выступ к массивному телу самки.

У большинства видов, включая и нас, и самец, и самка содержат большинство генов для того, чтобы быть или самцом, или самкой. Различия заключаются в том, какие гены будут включены. У всех нас есть гены для создания пенисов и гены для создания матки, независимо от нашего пола. (Кстати правильно «пол», не "гендер") . Гендер - грамматический специальный термин, применяемый к словам, а не к существам.

На немецком языке гендер девочки нейтрален, но ее пол женский. Языки американских индейцев, как правило, имеют два гендера, живой и неживой. Ассоциация гендера с полом в некоторых группах языков случайна. Есть неплохая шутка, что политически инспирированный эвфемизм - говорить гендер, когда вы имеете в виду пол - является, стало быть, частью западного империализма.) Наш зоолог будущего, читая тело мужчины или женщины, получил бы неполную картину наследственных миров вида.

С другой стороны, генов любого представителя вида было бы почти достаточно, чтобы восстановить полную картину диапазона образов жизни, которые испытал на себе вид. Паразитирующие кукушки - курьез, и увлекательный курьез, с точки зрения "Генетической книги мертвых". Как известно, они воспитываются видом приемных родителей, а не своим собственным видом. Они никогда не воспитывают свое собственное потомство.

Не все воспитываются одним и тем же приемным видом. В Великобритании некоторые выкармливаются луговыми коньками, некоторые камышовками, меньше малиновками, некоторые множеством других видов, но наибольшее число воспитываются завирушками.

Между прочим, наш ведущий специалист по завирушкам и автор книги "Поведение завирушек и социальная эволюция" (1992) является также сегодняшним ведущим исследователем биологии кукушек Николасом Дэвисом из Кембриджского университета. Я буду основывать свое описание на работе Дэвиса и его коллеги Майкла Брука, потому что она прекрасно годиться, чтобы быть подытоженной на языке "жизненного опыта" вида в мирах предков.

Если не указано иное, я буду ссылаться на обычную для Великобритании кукушку, Cuculus canorzis. Хотя они делают ошибки в 10 процентах случаев, самка кукушки обычно откладывает яйца в гнездах того же самого вида, что и ее мать, ее бабушка по материнской линии, ее прабабушка по материнской линии, и так далее. По-видимому, молодые самки запоминают особенности своего приемного гнезда и ищут такое же, когда их приходит их собственное время откладывать яйца.

Так, что касается самок, есть завирушковая кукушка, кукушка камышовки, кукушка лугового конька, и так далее, и они разделяют этот признак со своими родственниками по женской линии. Но это не отдельные виды, даже не отдельные расы в обычном смысле этого слова. Их называют "расы" ("gentes", в единственном числе "gens"). Причина, по которой раса не является настоящей расой или видом, в том, что самцы кукушки не имеют принадлежности к расам. Так как самцы не откладывают яйца, они никогда не будут выбирать приемное гнездо.

И когда самцы кукушки спариваются, они просто спариваются с самками кукушки независимо от ее расы, и независимо от приемных видов, которые воспитали любого из них. Из этого следует, что существует поток генов между кланами. Самцы переносят гены от одной расы самок в другую. Мать самки, бабушка по материнской линии и прабабушка по материнской линии, все будут принадлежать к одной расе.

Но ее бабушка по отцовской линии, и ее прабабушки по отцовской линии, и все ее предки женского пола, с которыми она связана через любого предка мужского пола, могли принадлежать к любой другой расе. С точки зрения "жизненного опыта" гена, последствия очень интересны. Вспомните, что у птиц женский пол обладает неравными половыми хромосомами, X и Y, в то время как у самцов птиц две X хромосомы.

Подумайте, что это означает для наследственного опыта генов на хромосоме Y. Так как она неуклонно следует по линии самок, никогда не отклоняясь на путь самцового опыта, хромосома Y остается строго в пределах расы. Это Y хромосомы завирушковой кукушки или Y хромосомы кукушки лугового конька. Их опыт жизни с приемными родителями из поколения в поколение один и тот же.

В этом отношении они отличаются от всех других генов кукушки, поскольку все они отбывали срок в телах самцов и, следовательно, свободно перемещались по расам самок, побывав в них пропорционально их частоте. Являясь на нашем языке генов "описаниями" наследственной окружающей среды, большинство генов кукушки будет иметь возможность описывать те особенности, которые разделяет весь спектр приемных гнезд вида, зараженного паразитами (кукушками). Одни только гены Y хромосомы будут описывать только один тип приемного гнезда, один вид приемного родителя.

Это означает, что у генов хромосомы Y способом, который невозможен для других генов кукушки, будет возможность эволюционно развивать специализированные уловки для выживания в гнезде их собственных определенных приемных видов. Какие уловки? Ну, яйца кукушки демонстрируют, по крайней мере, некоторую тенденцию подражать яйцам их приемных видов.

Яйца кукушки, отложенные в гнездах лугового конька, больше похожи на яйца лугового конька. Яйца кукушки, отложенные в гнездах камышовки, похожи на крупные яйца камышовки. Яйца кукушки, отложенные в гнездах трясогузки, напоминают яйца трясогузки. По-видимому, это приносит пользу кукушкиным яйцам, которые иначе могли бы быть отвергнуты приёмными родителями.

Но подумайте, что это должно означать с точки зрения генов. Если бы гены для цвета яйца были бы на какой нибудь хромосоме помимо хромосомы Y, они передавались бы через самцов в тела самок, принадлежащих ко всему множеству рас. Это означает, что они переносились бы в весь спектр хозяйских гнезд, и не было бы никакого постоянного давления естественного отбора, чтобы подражать больше одному типу яиц, чем другому.

Для их яиц, при этих обстоятельствах, было бы трудно подражать чему-нибудь, кроме наиболее общих особенностей яиц всех хозяев. Хотя нет никаких прямых свидетельств, но разумно предположить, что определенные гены мимикрии яиц находятся в Y хромосоме кукушки. Самки будут тогда нести их, из поколения в поколение, в гнезда одного и того же хозяина.

Их наследственный "опыт" целиком будет связан с проницательными глазами одного и того же хозяина, и эти глаза будут оказывать давление отбора, которое ведет цвет и форму пятен по направлению к мимикрии под яйца хозяина. Существует заметное исключение.

Кукушиные яйца в гнездах завирушки не похожи на яйца завирушки. Они не больше отличаются между собой, чем яйца, отложенные в гнездах камышовки или лугового конька; их цвет отличителен для завирушковой расы кукушек, и они не очень похожи на яйца любой другой расы, но также и не похожи на яйца завирушки. Почему так? Можно предположить, что яйцам завирушки, раскрашенным в однородный бледно-синий цвет, труднее подражать, чем яйцам лугового конька или камышовки.

Возможно у кукушки просто отсутствует физиологическая возможность нести простые синие яйца? Я всегда с подозрением отношусь к таким теориям "последней надежды", и в данном случае есть свидетельства против нее. В Финляндии есть раса кукушки, паразитирующих на горихвостках, который также несет простые синие яйца. Эти кукушки, принадлежащие к тому же виду, что и наши британские, прекрасно преуспели в подгонке окраски под яйца горихвостки.

Это несомненно указывает на то, что неудача британской кукушки в имитации яиц завирушки не может объясняться присущей неспособностью произвести однородный синий цвет. Дэвис и Брук считают, что истинное объяснение заключается в новизне отношений между завирушками и кукушками.

Кукушки ведут гонку вооружений с каждым видом хозяина в течение эволюционного времени, и раса, которую мы видим, только недавно "вторглась" к завирушкам. Следовательно, у завирушек еще не было времени, чтобы у них эволюционировало противовооружение. И у завирушковой кукушки либо не было времени, чтобы эволюционировали яйца, которые имитируют завирушковые, или у них еще не было такой необходимости, потому что у завирушки не эволюционировало привычки отличать чужие яйца от собственных.

На языке этой главы ни у генофонда завирушки, ни у генофонда кукушки (или скорее Y хромосомы завирушковой расы кукушки) не было достаточного взаимного опыта, чтобы эволюционировало противовооружение. Возможно, завирушковые кукушки все еще приспособлены обманывать различные приемные виды, те, которые покинула их предковая самка, когда откладывала первое яйцо в гнезде завирушки. Луговые коньки, камышовки и трясогузки, в этом смысле, являются врагами своих соответствующих рас кукушек.

Было достаточно времени для наращивания вооружения с обеих сторон. Хозяева наметали глаз на яйцо самозванца, а кукушки соответственно овладели хитрыми маскировками для своих яиц. Малиновки - промежуточный случай. Их кукушки откладывают яйца, которые похожи лишь немного. Возможно, гонка вооружений между малиновками и малиновковой расой кукушки имеет промежуточную давность.

С этой точки зрения, Y хромосомы малиновковой кукушки имеют некоторый опыт, но их описание недавней окружающей среды (малиновок) все еще отрывочно и засорено более ранними описаниями других видов, ранее "пережитых". Дэвис и Брук провели эксперименты, сознательно подкидывая разного рода чужие яйца в гнезда, принадлежащие различным видам птиц.

Они хотели увидеть, какие виды принимают, или отвергают, странные яйца. Их гипотеза заключалась в том, что виды, которые прошли через гонку вооружений с кукушкой, вследствие своего генетического "опыта", скорее всего будут отвергать чужие яйца. Один из способов проверить это - посмотреть на виды, которые вообще не подходят в качестве хозяев кукушки. Кукушатам нужно есть насекомых и червей.

Виды, которые вскармливают своих детенышей на семенах, или виды, гнездящиеся в норах, в которых не может пролезть самка кукушки, никогда не были в опасности. Дэвис и Брук предсказали, что такие птицы не станут и беспокоиться, если им экспериментально подкладывать странные яйца в гнезда. Так и оказалось.

Однако виды, подходящие для кукушки, такие как зяблики, певчие дрозды и черные дрозды, продемонстрировали более сильную тенденцию отвергать экспериментальные яйца, которые Дэвис и Брук, играя роль кукушки, помещали к ним в гнезда. Мухоловки потенциально уязвимы в том, что они кормят своих птенцов благоприятной для кукушек пищей. Но в то время как серые мухоловки имеют открытые и доступные гнезда, мухоловки-пеструшки гнездятся в норах, для которые самки кукушек слишком велики, чтобы туда проникнуть.

Конечно же, когда экспериментаторы подкидывали чужие яйца в их гнезда, мухоловки-пеструшки, с их "неопытными" генофондами, принимали чужие яйца "без протеста"; серые мухоловки, в отличие от них, отвергали их, что предполагает, что их генофонды давно уже знакомы с угрозой кукушек. Дэвис и Брук проделали подобные эксперименты с видами, на которых кукушки паразитируют в настоящее время. Луговые коньки, камышовки и трясогузки обычно отвергали искусственно добавленные яйца. Как и подобает гипотезе "отсутствия опыта предков", ни завирушки, ни крапивники их не отвергали.

Малиновки и камышовки-барсучки показывали промежуточные результаты. С другой стороны, камышовые овсянки подходящие для кукушки, но редко паразитируемые ими, продемонстрировали полное неприятие чужих яиц. Неудивительно, что кукушки на них не паразитируют. Объяснение Дэвиса и Брука предположительно в том, что камышовые овсянки вышли с другой стороны длинной гонки вооружений их предков с кукушкой, которую они, в конечном счете, выиграли.

Лесная завирушка практически находится в самом начале их гонки вооружений. Малиновки немного более продвинулись в этом. Луговые коньки, камышовки и трясогузковые находятся в ее середине. Когда мы говорим, что лесная завирушка только что начала свою гонку вооружений с кукушкой, "только что" должно пониматься с учетом эволюционного масштаба времени.

Тем не менее по человеческим стандартам ассоциация могла быть довольно древней. Оксфордский словарь английского языка ссылается на статью 1616 года "Heisugge" (архаичное слово для воробья или лесной завирушки) как на "птицу, которая высиживает яйца кукушки".

Дэвис отмечает следующие строки в "Короле Лире" I, IV, написанные десятилетием ранее:

"Кукушка воробью пробила темя
За то, что он кормил ее все время."


И в четырнадцатом столетии Чосер написал рассмотрение обращения чокнутой кукушки в Птичий парламент:

"У воробьёв кормилась ты не худо,
Когда птенцов извергла из гнезда,
В котором ты проклюнулась, паскуда!"


Хотя "dunnock", "hedge sparrow" и "heysoge" все даны как синонимы в словаре, я не могу не выразить сомнения в том, насколько сильно мы должны полагаться на средневековую орнитологию. Сам Чосер, как правило, довольно точный пользователь языка, но тем не менее, название воробей порой давалось тому, что сегодня технически называется LBB (маленькая коричневая птица).

Возможно, это имел в виду Шекспир в драме Генрих IV (Часть I, V):

"Вы поступили с нами, государь,
Как с воробьем птенец кукушки злобный:
Нас принялись теснить в родном гнезде.
От нашей пищи так вы разрослись,
Что к вам любовь приблизиться не смела
Из страха быть проглоченной".


Воробей сам по себе, в настоящее время имелся бы в виду домовой воробей, "Passer domesticus", на котором никогда не паразитируют кукушки. Несмотря на своё альтернативное название - "кустарниковый" воробей, лесная завирушка [Prunella modularis] не родственна воробьям, это «воробей», только в широком смысле, как небольшая коричневая птичка.

Но так или иначе, даже если мы примем свидетельство Чосера, как показывающее, что гонка вооружений между кукушками и завирушками действительно берет начало, по крайней мере, в четырнадцатом столетии, Дэвис и Брук приводят теоретические вычисления, принимая во внимание сравнительную редкость кукушки, предполагающие, что все равно это еще достаточно недавнее время по эволюционным меркам, чтобы объяснить очевидную наивность завирушек, когда те сталкиваются с кукушками. Прежде, чем мы оставим кукушку, вот интересная мысль. Могли бы одновременно существовать несколько рас, скажем, кукушки малиновки, которые создали свои мимикрические яйца независимо.

Поскольку не существует потока генов между ними, если дело касается Y хромосомы, то здесь, возможно, чтобы точная имитация яйца сосуществовала с менее точной его имитацией. И те и другие способны спариваться с одними и теми же самцами, но они не имеют общей одной и той же хромосомы Y. Точные имитаторы произошли бы от самки, которая перешла к паразитированию на малиновках давным-давно.

Менее точными имитаторами будут потомки других самок, которые перешли на малиновок позже, возможно, с другого, предыдущего вида хозяина. Муравьи, термиты и другие виды общественных насекомых необычны по-другому. У них есть стерильные рабочие, часто разделенные на несколько 'каст' - солдаты, средние рабочие (среднего размера), младшие (маленькие) рабочие, и так далее.

Каждый рабочий, безотносительно его касты, содержит гены, которые, могли превратить его в любую другую касту. Различные наборы генов включаются при разных условиях выращивания. Именно регулируя эти условия выращивания, колония создает правильный баланс различных каст. Часто различия между кастами разительны. У азиатских видов муравьев Pheidologeton diversus каста больших рабочих (специализирующихся на расчистке дороги для других членов колонии) в 500 раз тяжелее, чем каста маленьких, выполняющих все обычные обязанности рабочего муравья.

Тот же набор генов определяет рост личинки в Гулливера или в Лилипута, в зависимости от того, какие из них включены. Медовые муравьи - неподвижные накопительные чаны, животы, накачанные нектаром до прозрачных желтых сфер, свисающих с потолка гнезда. Обычные обязанности муравьев муравейника, защита, добыча продовольствия и, в данном случае, заполнение живых чанов выполняются обычными рабочими муравьями, животы которых не раздуты.

У обычных рабочих муравьев есть гены, которые способны превратить их в муравьиные бочки, и муравьиные бочки, с точки зрения их генов, могли бы с таким же успехом быть обычными рабочими.

Как в случае самца и самки, имеются видимые различия в форме тела, зависящие от того, какие гены включены. В данном случае они определяется факторами окружающей среды, возможно, диетой. Еще раз, зоолог будущего мог бы читать не тела, а гены любого представителя вида, полную картину совершенно различных жизней разных каст.

Европейская улитка Cepaea nemoralis бывает многих цветов и узоров. Фоновый цвет раковины может быть любым из шести различных оттенков (в порядке доминантности, в специальном генетическом смысле): коричневый, темно-розовый, светло-розовый, очень бледно-розовый, темно-желтый, светло-желтый. Поверх этого возможно любое количество полос от нуля до пяти. В отличие от случая с социальными насекомыми, не верно, что каждая отдельная улитка оснащена генетически, чтобы принять любую из различных форм.

Также эти различия между улитками не определяются различными условиями, в которых они выросли. У полосатых улиток есть гены, которые определяют у них число полос, у темно-розовых особей есть гены, которые делают их темно-розовыми. Но все варианты могут спариваться друг с другом.

Причины постоянства многих различных типов улитки (полиморфизм), так же как подробная генетика самого полиморфизма, были тщательно изучены английскими зоологами Артуром Каин и покойным Филиппом Шеппардом с их школой. Основная часть эволюционного объяснения состоит в том, что виды водятся в различных средах обитания – в лесистой местности, в поле, на голой почве - и им необходима различная цветная окраска для маскировки от птиц в каждой местности. Улитки букового леса содержат примесь генов полевых улиток, потому что они скрещиваются на границах (обитания).

У улитки из меловой холмистой местности есть некоторые гены, которые ранее выживали в телах лесных предков; а у их наследников, в зависимости от других генов улитки, могут быть полосы. Наш зоолог будущего должен будет рассмотреть генофонд вида в целом, чтобы восстановить полный спектр его наследственных миров. Так же как улитки Cepaea водятся в различных средах обитания в области, так же предки любого вида время от времени изменяли свой образ жизни.

Домовые мыши, Mus musculus, сегодня живут почти исключительно в жилищах людей или вблизи них, как нежелательные нахлебники человеческого сельского хозяйства. Но по эволюционным стандартам их образ жизни нов.

Они, должно быть, питались чем-то еще, прежде чем возникло человеческое сельское хозяйство. Несомненно то, "что-то" было достаточно схожим, чтобы их генетическое искусство могло оказаться удачно примененным, когда открылся рог изобилия сельского хозяйства. Мыш и крыс характеризовали как сорняки животного мира (кстати, хороший пример поэтической образности, действительно озаряющий).

Они - универсалы, оппортунисты, несущие гены, которые помогали их предкам выживать, вероятно, в значительном разнообразии образов жизни; и "досельскохозяйственные" гены присутствуют в них до сих пор. Любой пытающийся 'прочитать' их гены может найти запутанный палимпсест (рукопись поверх смытого или соскобленного текста - прим. пер.) описаний миров предков.

Из еще более ранних, ДНК всех млекопитающих должна описывать аспекты очень древней окружающей среды, так же как и более поздних. ДНК верблюда когда-то пребывала в море, но он не был там добрых 300 миллионов лет. Он провел большую часть своей недавней геологической истории в пустынях, программировавших тела так, чтобы противостоять пыли и сохранять воду.

Как песчаные утесы, вырезанные фантастическими формами пустынными ветрами, как скалы, сформированные океанскими волнами, ДНК верблюда была вырезана выживанием в пустынях и еще более древних морях, чтобы произвести современных верблюдов. ДНК верблюда рассказала бы, если только мы могли бы понять язык, об изменяющихся мирах предков верблюда. Если бы только мы могли читать этот язык, в тексте ДНК тунца и морской звезды было бы вписано слово 'море'.

В ДНК кротов и земляных червей было бы вписано "подземелье". Конечно, во всей ДНК также было бы вписано много других вещей. ДНК акулы и гепарда образовало бы слово 'охота', а также отдельные сообщения о море и суше. В ДНК обезьяны и гепарда будет вписано 'молоко'. В ДНК обезьяны и ленивца было бы слово "деревья".

ДНК кита и дюгоня по-видимому описывает очень древние моря, довольно древние земли и более современные моря: снова же сложные палимпсесты. Особенности окружающей среды, которые встречаются часто или которые важны, сильно подчеркнуты или 'нагружены' в генетическом описании, по сравнению с редкими или тривиальными особенностями.

Окружающая среда, которая лежит в отдаленном прошлом, имеет другой весовой коэффициент, чем современная, по-видимому, меньший, хотя это не всегда очевидно. Окружающие условия, длившиеся долгое время в истории вида, будут иметь больший весовой коэффициент в генетическом описании, чем экологические события, которые, какими бы радикальными они не казались в свое время, были геологически мимолетными моментами.

Были поэтические предположения, что далекая морская стажировка всей земной жизни отражена в биохимии крови, которая, как говорят, напоминает первобытное соленое море. Или жидкость в яйце рептилии была описана как частный водоем, реликт подлинных водоемов, в которых вырастали личинки отдаленных земноводных предков. В той степени, в которой животные и их гены несут такую печать древней истории, это будет иметь веские функциональные причины. Это не будет история ради истории.

Вот что я имею в виду. Когда наши отдаленные предки жили в море, многие из наших биохимических и метаболических процессов стали приспособленными к химии моря - а наши гены стали описанием морской химии - по функциональным причинам. Но (и это аспект нашего довода в пользу "эгоистичного кооператора") биохимические процессы становятся приспособленными не только к внешнему миру, но и друг к другу.

Мир, которому они стали соответствовать, включал другие молекулы и химические процессы, в которых они принимали участие, в теле. Затем, когда отдаленные потомки этих морских животных вышли на сушу и постепенно становились все более приспособленными к сухому воздушному миру, старая взаимная адаптация биохимических процессов друг к другу - и, кстати, к химической 'памяти' о море - сохранялась. Почему бы и нет, когда разные виды молекул в клетках крови настолько сильно превосходят по численности различные виды молекул, встречающиеся во внешнем мире? Только в очень переносном смысле гены обстоятельно описывают предковые окружающие условия.

То, что они непосредственно описывают после перевода на параллельный язык белковых молекул, это инструкции для эмбрионального развития особи. Высекается генофонд вида в целом, соответствующий окружающей среде, с которой сталкивались его предки - вот почему я сказал, что вид представляет собой статистическое усредняющее устройство. Именно в этом переносном смысле в нашем ДНК закодировано описание миров, в которых выживали наши предки.

Не правда ли, захватывающая мысль? Мы - цифровые архивы африканского плиоцена, даже морей девона; ходячие вместилища мудрости былых времен. Вы могли бы провести всю жизнь, читая в этой древней библиотеке, и умереть, не пресытившись ее чудесами...

Отрывок из книги Ричарда Докинза "Расплетая радугу"

Просмотров: 638
Рейтинг: 5.0/1
Добавлено: 04.08.2014

Темы: Ричард Докинз, Естественный отбор, эволюция, Биология, Гендер, днк, генетическая книга Мёртвых, кукушиные яйца в гнездах, размножение, пол
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]