Расплетая радугу: наука, заблуждения и тяга к чудесам

Одна особь миксотрихи, поэтому, представляет собой колонию, содержащую, по крайней мере, полмиллиона симбиотических бактерий различных видов. С функциональной точки зрения, как механизм, переваривающий древесину, отдельный термит является колонией, возможно, стольких же симбиотических микроорганизмов в своем кишечнике. Не забывайте, что даже не считая «недавних» интервентов в его кишечную флору, «собственные» клетки термита, как и клетки любой другой эукариоты, сами являются колониями намного старших бактерий. И наконец, термиты довольно специфичны в том, что сами они живут крупными колониями главным образом бесплодных рабочих насекомых, которые разоряют местность более эффективно, чем почти любой другой вид животных, кроме муравьев — и они успешны по той же причине. Колонии термитов могут содержать до миллиона отдельных рабочих термитов. Этот вид — прожорливый вредитель в Австралии, пожирающий телеграфные столбы, пластиковую обмотку электрических кабелей, деревянные здания и мосты, даже бильярдные шары. Быть колонией колоний колоний — кажется, успешный рецепт для жизни.

Я хочу возвратиться к точке зрения генов и подтолкнуть идею универсального симбиоза — «сожительства» — к ее окончательному заключению. Маргулис справедливо считается верховной жрицей симбиоза. Как я сказал ранее, я зайду еще дальше, и буду расценивать все «нормальные» ядерные гены как симбиотические точно так же, как митохондриальные гены. Но если Маргулис и Лавлок обращаются к поэзии сотрудничества и дружелюбия как на первичное в союзе, я хочу сделать противоположное и рассмотреть ее как побочное следствие. На генетическом уровне все эгоистично, но эгоистичным целям генов служит кооперация на многих уровнях. Что касается самих генов, отношения между нашими «собственными» генами в принципе не отличаются от отношений между нашими и митохондриальными генами, или нашими генами и генами других видов. Все гены были отобраны на их способность процветать в присутствии других генов — любого вида — чьи эффекты их окружает.

Сотрудничество в генофонде по созданию сложных тел часто называют коадаптацией, в отличие от коэволюции. Под коадаптацией обычно имеют в виду взаимную адаптацию различных частей одного и того же организма к другим частям. Например, многие цветы имеют и яркий цвет, чтобы привлечь насекомых, и темные линии, которые действуют как путеводители, ведущие насекомых к нектару. Цвет, линии и нектар помогают друг другу. Они коадаптированы друг к другу, гены, которые их создают, были отобраны в присутствии друг друга. Коэволюция обычно означает совместную эволюцию различных видов. Цветы и насекомые, которые их опыляют, эволюционируют вместе — коэволюционируют. В этом случае коэволюционные отношения взаимовыгодны. Слово коэволюция также используется для враждебной разновидности совместной эволюции — коэволюционной «гонки вооружений». Быстрый бег хищников коэволюционирует с быстрым бегом их жертв. Толстая броня коэволюционирует с оружием и методами ее преодоления.

Хотя я только что провел ясное различие между «внутривидовой» коадаптацией и «межвидовой» коэволюцией, мы теперь можем видеть, что определенное их смешение простительно. Если придерживаться мнения, как я в этой главе, что взаимодействие генов — это всего лишь взаимодействие генов, на любом уровне, коадаптация оказывается лишь особым случаем коэволюции. Что касается самих генов, «внутривидовая» фундаментально не отличается от «межвидовой». Различие связано с применением на практике. В пределах вида гены встречают своих компаньонов внутри клеток. Между видов их эффекты на внешний мир могут столкнуться с эффектами других генов, снаружи, во внешнем мире. Промежуточные случаи, такие как внутренние паразиты и митохондрии, показательны, потому что они стирают различие.

Скептики естественного отбора часто беспокоятся по следующему поводу. Естественный отбор, говорят они, является чисто негативным процессом. Он удаляет неприспособленных. Как такое негативное удаление может играть положительную роль в создании сложной адаптации? Большая часть ответа заключается в комбинации коэволюции и коадаптации, двух процессов, которые, как мы только что видели, не слишком далеки друг от друга.

Коэволюция, подобно человеческой гонке вооружений, является рецептом для прогрессивного наращивания усовершенствований (я, конечно, имею в виду усовершенствования эффективности того, что они делают; безусловно, с гуманной точки зрения, «усовершенствование» вооружений — изменение лишь к худшему). Если хищники становятся лучше в своем деле, добыча должна последовать в том же направлении, чтобы только оставаться на одном и том же месте. И наоборот. То же самое справедливо для паразитов и хозяев. Эскалация порождает дальнейшую эскалацию. Это приводит к реальному прогрессивному улучшению оснащения для выживания, даже если не приводит к улучшению самого выживания (потому что, в конце концов, другая сторона в гонке вооружений также становится эффективней). Поэтому коэволюция — гонки вооружений, совместная эволюция генов в различных генофондах — является одним из ответов скептику, который думает, что естественный отбор — сугубо негативный процесс.

Другой ответ — коадаптация, совместная эволюция генов в одном и том же генофонде. В генофонде гепарда плотоядные зубы работают лучше всего с плотоядными кишечником и плотоядным поведением. Травоядные зубы, кишечник и поведение формируют альтернативный комплекс в генофонде антилопы. На генном уровне, как мы видели, отбор складывает гармоничные комплексы, не выбирая комплексы целиком, а благоприятствуя каждой части комплекса в генофонде, в котором преобладают другие части комплекса. В генофонде с меняющимся сочетанием может существовать больше чем одно устойчивое решение одной и той же проблемы. Как только в генофонде начинает преобладать одно устойчивое решение, дальнейший отбор эгоистичных генов благоприятствует компонентам того же решения. Другое решение могло бы быть поддержано с тем же успехом, если бы стартовые условия были другими. В любом случае, волнения скептика о том, не является ли естественный отбор чисто негативным, изымающим процессом, успокоены. Естественный отбор позитивен и конструктивен. Он не более отрицателен, чем скульптор, удаляющий мрамор с блока. Он вырезает из генофондов комплексы совместных взаимодействий, коадаптированные гены: эгоистичные в своей основе, но прагматично кооперирующиеся. Единицей, вырезаемой дарвинистским скульптором, является генофонд вида.

Я уделил место в последних главах предостережению от плохой поэзии в науке. Но остальная часть моей книги противоположна. Наука является поэтической, должна быть поэтической, должна еще многому научиться у поэтов и должна использовать хорошие поэтические образы и метафоры для своего вдохновения. «Эгоистичный ген» — это метафорический образ, потенциально хороший, но, к сожалению, способный вводить в заблуждение, если метафору персонификации понимать неправильно. Истолкованный правильно, он может вести нас дорогой глубокого понимания и плодотворного исследования. В этой главе была использована метафора персонифицированного гена, чтобы объяснить смысл, в котором «эгоистичные» гены являются также «кооперирующимися». Ключевой образ, который будет предложен в следующей главе — это образ генов вида как подробного описания ряда окружающих условий, в которых жили их предки — генетическая книга мертвых.

10. Генетическая Книга Мертвых

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 общих 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.