Как возник секс?

The New Times magazine logo / Логотип журнала Новое Время

Сегодня российский журнал “Новое Время” (The New Times) опубликовал мою научно-популярную статью о биологической основе секса.

http://newtimes.ru/magazine/2007/issue045/art_0004.xml

SexКак возник секс? Ответа пока нет – задачку предстоит решить науке XXI века. Но есть гипотезы: согласно одной из них, это побочный эффект биохимического механизма ремонта поврежденных генов, который возник более миллиарда лет назад. Эволюция доказала – секс полезен. Собственно, мы об этом и так догадывались. Наука дала тому рациональные аргументы.

Секс возник уже у далеких одноклеточных предков человека более миллиарда лет назад. Практически все животные (за очень редкими исключениями) могут размножаться сексуально. Даже у медуз существует мужской и женский пол. Те животные, которые этого счастья лишены (например, некоторые виды ящериц), несомненно имели предков, размножающихся половым путем.

Зачем нужен секс?

Сексуальное размножение настолько распространено в природе, что вплоть до XIX века люди даже не задавались вопросом, почему животные и растения размножаются путем совокупления или другим способом комбинации половых клеток. Этот вопрос возник в середине XIX века в связи с распространением теории Чарльза Дарвина об эволюции и естественном отборе. Ведь согласно этой теории для того, чтобы сексуальное размножение сохранялось, оно должно помогать выживанию вида, причем “прибыли” должно быть больше, чем издержек сексуального размножения. В противном случае для продолжения вида – человека в том числе – природа нашла бы что-то более эффективное.

Цена сексуального размножения

Всякое действие имеет свою цену. Размножение с помощью секса – тоже весьма затратно. Цветковые растения вынуждены трудиться, производить нектар, чтобы привлечь пчел, которые переносят пыльцу с цветка на цветок, помогая растениям осуществлять половое размножение. А мужчины вида Homo Sapiens, например, вынуждены покупать яркие спортивные машины, чтобы привлечь девушек, девушки – ну, известно, что “дьявол носит Прада”…

Кроме этого, только половина сексуально размножающихся особей – женского пола – рожает детей. Если бы в популяции существ, размножающихся половым путем, появился бы мутант, размножающийся почкованием, то при прочих равных условиях (например, рождение в среднем 2 -3 детей) потомки этого мутанта с легкостью бы вытеснили потомков пары сексуальных существ – всего через 11 поколений разница в количестве потомков была бы более чем в 1000 раз (211/2 = 1024). Почему же мы до сих пор размножаемся сексуально? Ответ на этот вопрос стал понятен только после развития генетики.

С точки зрения генетики

Чарльз Дарвин считал, что существование секса выгодно для гетерозиса – эффекта повышенной живучести помесей различных пород животных, часто наблюдающегося в животноводстве: известно, скажем, что метисы разных пород лошадей бегают быстрее, чем их “чистые” сородичи. Но природе, понятно, на скачки наплевать – ее интересует выживаемость вида. При этом Чарльз Дарвин не мог объяснить природы этого эффекта, так как в его время считалось, что наследственность двух родителей смешивается подобно синей и красной краске, в результате чего получается нечто среднее – лиловая краска.

После работ Грегора Менделя, Августа Вейсмана и других пионеров генетики XIX века объяснение полезности секса было найдено. Согласно генетике, каждый человек несет в себе два набора генов: один получен от матери, другой – от отца. Более того, из-за перетасовывания генов в результате процесса, называемого кроссинговером, человек получает довольно сложную коллекцию генов от всех своих дедушек и бабушек. Однако гены порой достаются поломанными – дефектными. Так вот, генетика показала, что здоровый ген, полученный от отца, может покрыть отрицательный эффект дефектного гена, полученного от матери, и – наоборот. Так стало понятным наблюдение Чарльза Дарвина о повышенной живучести помесей различных пород животных.

Однако живучесть метисов не является главной выгодой полового размножения. Гораздо более важной является возможность комбинации нескольких положительных мутаций. Это явление наиболее наглядно у бактерий. При том что бактерии размножаются простым делением, у некоторых видов существует секс в виде обмена генетическим материалом через специальный шланг (pilus), которым бактерии соединяются друг с другом, как самолеты во время заправки в воздухе. Именно таким способом бактерии обмениваются друг с другом генами устойчивости к каждому вновь открытому медиками антибиотику. Без секса бактериям потребовались бы тысячелетия, чтобы последовательно приобрести все мутации, защищающие их от нескольких антибиотиков. Из-за секса они могут приобретать эти мутации независимо, а потом обмениваться “достижениями”.

SexЭволюция ставит на эгоистов

Объяснения полезности секса для выживания вида считались достаточными вплоть до 1962 года, когда британский зоолог ВайнЭдвардс начал спор о сущности дарвинизма с американским биологом Джорджем Вильямсом. Эдвардс считал, что эволюция отбирает виды, а Вильямс был убежден (и смог обосновать), что эволюция отбирает индивидуалов-эгоистов. Согласно Вильямсу, заяц в лесу соревнуется не с волком, а с другим зайцем. Если один заяц будет бегать чуть-чуть быстрее другого зайца, то именно другой заяц будет съеден волком, тем самым обеспечивая эволюционную победу первому зайцу.

Иными словами, любая черта организма (включая секс) будет закреплена эволюцией только в том случае, если эта черта помогает именно сейчас конкретному индивидуалу, а не всему его виду в абстрактном будущем. Большое количество наблюдений и математических моделей подтвердили правоту “индивидуалиста” Вильямса. Еще дальше эта теория была развита Ричардом Доукинсом, который вообще заявил, что истинными игроками эволюции являются не виды и не даже не индивидуалы, а гены. Тело – это только способ обеспечить будущее для гена.

Неполиткорректный секс После выхода книги Доукинса “Эгоистичный ген” многие исследователи сделали попытки объяснить сексуальное поведение человека как навязанную его генами оптимальную стратегию переноса этих генов в будущее.

Мэттью Ридли, например, показал, как человек эволюционировал в небольших группах, живущих в африканской саванне. В такой обстановке гены мужчины подсказывали ему иметь одну жену и максимальное количество любовниц. Жена – для рождения детей, которым бы он передал свой статус в группе, а любовницы – для максимально широкого распространения своего генетического материала. А генетически обоснованная стратегия женщин, по Ридли, была другая – стать женой “надежного добытчика” для пропитания детей, но в момент овуляции попытаться получить гены от случайно пробегающего рядом “пирата” с более “качественными” генами, чем у ее мужа.

Когда люди начали строить города и крупные государства, эта генетически обоснованная стратегия привела к образованию обществ, где большинство женщин были узурпированы большими начальниками (царями) и специализированными дон-жуанами. У правителей Китая, Империи инков, Вавилона были тысячи наложниц – и “любимая жена” для передачи статуса. В Древнем Риме рабовладельцы не задумываясь использовали для сексуальных целей своих рабынь, оставляя большинство мужчин-рабов без женщин.

По Ридли, эти тенденции привели к большому количеству насилия и низкому уровню кооперации между мужчинами в Древнем мире. В своей книге Ридли высказал предположение, что падение Римской империи перед лицом германских варваров было частично связано именно с тем, что у германских племен существовала жестко насаждаемая моногамия, что помогало мужчинам объединяться против общего врага – Рима.

Почему секс не исчезает?

Биолог Джордж Вильямс объяснял это так. Предположим, в лесу растет дерево. Оно производит тысячи семян, которые могут упасть в самые разные места – солнечные или затененные, влажные или сухие. Поэтому для дерева важно производить разных потомков – с более или менее длинными корнями, разной высотой ствола. Потомки будут конкурировать друг с другом, и самый удачный выживет. Иными словами, Вильямс считал, что секс производит разнообразие, при котором братья соревнуются друг с другом.

Противоположную гипотезу высказал американский биолог Майкл Гиселин. Он считал, что, наоборот, секс и связанное с ним разнообразие позволяет братьям избежать конкуренции друг с другом, так как они начинают занимать чуть-чуть разные экологические ниши. Для аналогии предположим, что в небольшой деревне живет семья кузнеца. Если все пятеро детей кузнеца наследуют его ремесло, то четверо из них умрут от голода, так как деревне нужен только один кузнец. А вот если они будут иметь разные профессии (ткачи, кровельщики), то их суммарный доход окажется больше, так как они не будут конкурировать за одно место под солнцем.

Третью гипотезу высказал американский биолог Лей Ван Вален. Она получила название “гипотезы Красной Королевы”, по имени персонажа из произведения Льюиса Кэррола. Для Красной Королевы у Кэррола быстрый бег был единственным способом оставаться на месте. По мнению Ван Валена, секс возник как способ борьбы индивидуума с паразитами. В процессе этой борьбы не происходит никакой победы – индивидуум и паразиты эволюционируют одновременно, оставаясь на одном месте по отношению друг к другу из-за одновременной “гонки вооружений”.

Наконец, в последние два десятилетия большой вклад в выяснение вопроса “зачем нужен секс” внес русско-американский биолог Алексей Кондрашов, эмигрировавший из России в США в 1991 году. Согласно теории Кондрашова, секс в первую очередь нужен не для комбинации полезных генов, а для комбинации и удаления из популяции вредных генов. Каждый из нас, представитель вида Homo Sapiens, несет десятки новых мутаций, которые не присутствовали у наших родителей. Большинство из этих мутаций не оказывают никакого влияния, некоторые (около 1%) вредны, ничтожная часть полезна.

Секс, по Кондрашову, позволяет собрать комбинации из вредных генов в небольшой по численности подгруппе индивидуумов, после чего эти “особо поврежденные” погибают, “очищая”, как пылесос, свою популяцию от вредных мутаций.

Начало начал

Теории Вильямса, Гиселина, Ван Валена и Кондрашова объясняют, почему секс сохраняет свою полезность, а не замещается, скажем, почкованием. К сожалению, они не объясняют, как секс возник. Гипотез много. Неизвестных – еще больше. Найти ответ – задача науки будущего.

Источники информации

1. The Red Queen: Sex and the Evolution of Human Nature by Matt Ridley

2. Biology by Neil A. Campbell and Jane B. Reece, 7th Edition

3. http://en.wikipedia.org/wiki/Evolution_of_sex

4. http://www.physorg.com/news116169889.html

Leave a Reply