Знание-сила, 2001 № 12 (894)

Странное существо Бделлоид, или Повесть об асексуальной любви

Отныне в книге Гиннесса будет новый мировой рекорд – полового воздержания. Держателями его объявлены маленькие червеобразные существа – коловратки Бделлоиды, которые, судя по результатам исследования, проведенного гарвардскими биологами Мезельсоном и Велчем, воздерживаются от секса уже как минимум сорок, а то и все восемьдесят миллионов (!) лет. Это настолько чудовищный срок, что британский журнал «Экономист» даже съязвил по этому поводу; «Воздержание, конечно, похвальная вещь, но 80 миллионов лет – это, пожалуй, несколько многовато».

На самом деле, видимо, не так уж «многовато», если самки Бделлоидов ухитрились все это время не просто обходиться без самцов, но даже создать целых 360 различных видов! Установление Мезельсоном и Велчем этого факта невероятно возбудило биологов, потому что заново и с предельной остротой поставило перед ними давний и издавна безответный вопрос: а зачем, собственно, они нужны, самцы эти, мужики, мужчины? Только не торопитесь отвечать, как наверняка ответит первый встречный, что самцы, ежу понятно, нужны прежде всего для воспроизведения себе подобных или, проще говоря, для размножения.

Ведь что ни говори, самец в этом процессе играет весьма важную и ответственную роль: это его половые клетки-сперматозоиды, проникая в женскую яйцеклетку, сливаются с ней, после чего оплодотворенное яйцо начинает делиться, образуя зародыш, который в конце концов превратится в новое существо, подобное родителям. Без самца туг вроде ничего и не получится, для этого он в первую очередь и нужен, не говоря уже о пропитании…

Не торопитесь отвечать подобным образом, потому что все это верно лишь на первый, поверхностный взгляд. А в действительности науке известны многочисленные примеры того, что самки могут прекрасно размножаться без самцов – как говорится, асексуально. Деление материнской яйцеклетки, ведущее к образованию эмбриона, можно стимулировать не только оплодотворением с помощью сперматозоида, но и как-нибудь иначе, например, с помощью биохимического воздействия, как это делает замечательная бактерия Вольбахия (она заставляет клетку хозяйки, в которой паразитирует, удвоить свои хромосомы и начать делиться). Выходит, без мужчин обойтись можно. Или все-таки нельзя? Возможна эволюция без участия другого пола или невозможна?

Оказывается, это далеко не праздный вопрос. Хотя эволюционные биологи, даже несмотря на существование в природе бесполости, убеждены, что половое размножение выгоднее, они не могут прийти к согласию, почему именно выгоднее. Для объяснения критической роли, а проще – необходимости пола, в эволюции было выдвинуто более двадцати гипотез – от великих до смешных. Вот, к примеру, смешная: у некоторых видов насекомых самец в процессе совокупления самоотверженно прикрывает самку своим тельцем от хищников на все время ее неподвижности, а стало быть, крайней уязвимости; а кто бы ее прикрывал, не будь этого самца? Верно, но зачем бы ей без самца быть неподвижной? Или вот гипотеза более серьезная: секс развивает иммунную систему. Действительно, как установили недавно американские ученые, у тех видов обезьян, которые более промискуитетны, то есть более неразборчиво и жадно занимаются сексом, активнее работает иммунная система. Возможно, поначалу это происходит потому, что самка таким образом защищается от чужеродных белков спермы, а уж потом это помогает организму и в борьбе с настоящими внешними патогенами. Но все эти предположения сомнительны, результаты их проверок неоднозначны; однозначных же и убедительных аргументов в пользу секса, как ни странно, нет, кроме разве что эволюционных, а именно – требований выживания вида.

Разумеется, условием выживания вида является не сам по себе половой акт, не «слияние в экстазе» двух разнополых существ, большинство организмов прекрасно обходится без экстаза (например, рыбы). Эволюционной необходимостью является увеличение генетического разнообразия. При нормальном оплодотворении яйцеклетки в нее проникают гены самца, и в результате происходит смешение генетической информации обоих родителей. Это уменьшает вероятность уничтожения целых популяций в результате какой-либо случайной смертельной мутации: мутировавший ген одного родителя дублируется соответствующим здоровым геном другого. Вот и получается, что секс выгоден не только для индивидуума, но и для вида в целом.

Все это так, но дело в том, что наряду с этими явными выгодами половое размножение в определенных отношениях резко уступает асексуальному и опять-таки в эволюционном смысле. Во-первых, достаточно сравнить: в асексуальном, то есть бесполо размножающемся коллективе, каждый индивид – это самка, и каждая такая самка рожает себе подобных. А как только на сцене появляются самцы, среднее число потомков на каждую особь в коллективе уменьшается вдвое, – был один потомок на одного родителя, а теперь один на двоих.

Таким образом, половой процесс уменьшает потенциал собственно размножения. И вот тут возникает противоречие. С одной стороны, бесполые виды должны размножаться (а значит, и эволюционировать) быстрее. С другой стороны, двуполые виды лучше защищены от врагов-паразитов, опасных мутаций, резких изменений среды. И большинство животных выбирает секс, пусть порой даже как поддержку бесполому размножению. Скажем, некоторые виды тлей, при наличии достаточного количества пищи в окружающей среде, размножаются, как правило, асексуально и тотчас переходэтг на сексуальное размножение, едва лишь с пищей станет трудновато. А зеленые мухи осенью, в холода, размножаются сексуальным, а летом асексуальным путем.

Добавочный ар|умент в пользу секса нашел недавно английский ученый Донкастер, который просчитал на компьютере, как будут вести себя двуполые и бесполые виды в среде с ограниченным запасом ресурсов. Оказалось, что поначалу численность асексуального вида растет действительно быстрее, чем сексуального. Но поскольку все особи оказываются клонами друг друга, у них одинаковы и вкусы, то есть они сражаются за одну и ту же пищу, а значит, друг с другом. Спустя какое-то время их распространение тормозится этой клоновой монотонностью, и тогда более важным становится секретное оружие сексуальных видов – их разнообразие.

По всем этим причинам ученые не очень-то доверяют сообщениям об «абсолютно асексуальных» видах. Они справедливо полагают, что такие виды обречены на быстрое вымирание. Даже одноклеточные бактерии и те пользуются своеобразным половым процессом, передавая друг другу фрагменты ДНК, так называемые плазмиды. И интересно, что особенно интенсивно эта разновидность «бактериального секса» практикуется в момент внешней опасности, например, когда в среде появляется антибиотик. В этот момент те немногие бактерии, которые обладают генами против этого антибиотика, немедленно копируют его и передают товаркам в виде плазмид. Поэтому появляющиеся время от времени слухи об открытии неких линий организмов, которые якобы долгое время обходятся без секса, неизбежно вызывают у биологов подозрения, которые, как правило, оправдываются: со временем оказывается, что у этих видов существует половое размножение, ранее остававшееся незамеченным. У некоторых видов наличие самцов обнаруживалось в самых неожиданных формах. Так, например, у насекомого, мучнистого червеца, крошечные самцы были найдены на ножках самок.

Но вот теперь существование таких полностью асексуальных и в то же время исключительно долгоживущих видов впервые доказано с максимальной возможной несомненностью. Как уже сказано выше, этими рекордсменами оказались коловратки Бделлоиды, живущие в пресной воде. Как показали исследования Велча и Мезельсона, эта весьма разнообразная труппа беспозвоночных состоит исключительно из самок, выживших без полового размножения в течение как минимум сорока, а то и всех восьмидесяти миллионов лет, и не только выживших, но и вполне преуспевших эволюционно (если вспомнить, что они образовали за эти миллионы лет свыше трехсот шестидесяти разных видов, каждый из которых прекрасно благоденствует в своей экологической нише).

Это открытие идет настолько вразрез с изложенными выше устоявшимися представлениями, что неизбежны сразу два вопроса: насколько надежны данные, с помошью которых гарвардские ученые доказывают, что Бделлоиды «абсолютно асексуальны», и каким образом они установили, что эти Бделлоиды «абсолютно асексуальны» уже десятки миллионов лет?

Мезельсон и Велч сумели ответить на оба вопроса с большой доказательной силой. Если популяция лишается полового процесса, рекомбинации хромосом не происходит и в них накапливаются различия, превосходящие различия между индивидуумами, и тем большие, чем более давно произошла утеря самцов. Именно такая ситуация наблюдается у наших коловраток. А количество накопившихся мутаций, делающих пары гомологичных хромосом непохожими, позволяет определить «век бесполости»: до 80 миллионов лет.

Теперь, когда возможность длительного выживания асексуальных видов доказана, перед учеными возникают новые вопросы: каким образом асексуальные Бделлоиды защищаются от паразитов, каким способом они управляются с меняющимися требованиями среды и что спасло их от полного уничтожения какой-нибудь опасной мутацией? Некоторые ученые считают возможным, что эти поразительные существа нашли какой-то альтернативный путь сохранения преимуществ полового размножения, одновременно избегнув необходимости в совокуплении с самцами (выражаясь по-христиански, сохранили непорочность, то бишь и рыбку съели, и ухитрились не присесть). Возможно, они изобрели какой-то еще не известный ученым способ починки ДНК (то есть устранения опасных мутаций) либо же нашли столь же эффективный путь борьбы с паразитами (а паразиты им досаждают, это известно). Все это предстоит еще исследовать, и перспективы этих исследований крайне интересны не только сами по себе, но еще и потому, что их результаты позволят, возможно, решить эволюционную загадку секса. Как сказал один из комментаторов, «когда мы поймем в полной мере последствия утери различия между полами – быстрое вымирание многих видов и длительное выживание некоторых из них, – мы в конечном итоге поймем, почему большинство из нас не могут жить без этого».

А все тот же «Экономист» добавил к этому на свой язвительный лад: «…и, возможно, дружными рядами двинемся тогда поголовно в монастыри».

Кирилл Ефремов, Наталия Ефремова