Генетическая война мужчин и женщин
В издательстве «Альпина Нон-фикшн» при поддержка фонда Зимина «Эволюция» вышла книга «Кто мы такие? Гены, наше тело, общество» — сборник веселых эссе нейроэндокринолога и популяризатора науки Роберта Сапольски, объясняющего почти все — от истоков красоты до проблем сна и мифов о стрессе. Публикуем фрагмент, посвященный половым войнам. В полном варианте статьи объясняется, почему их не прекратить.
Большинство молодоженов быстро узнает, что близкие отношения, даже самые нежные, могут изрядно накалиться. Обычно пары спорят о деньгах, свекрах и тестях, бывших возлюбленных и о том, как быстро должна расти плацента у женщины, когда она забеременеет <…>. Удивительным образом, подобные конфликты характерны для многих млекопитающих — включая нас самих.
И оказывается, это только верхушка айсберга в диковинном мире битвы полов, в которой у самцов и самок разные эволюционные цели.
Если осознать существование этой битвы, можно объяснить немало странных черт поведения и физиологии и разобраться в некоторых болезнях, а может быть, и в природе нашего вида.
Самец и самка, даже если это семейная пара, обладают недюжинным потенциалом разногласий из-за несовпадающих целей. Широкая публика впервые оценила это, когда в 1931 году Джимми Кэгни запустил Мэй Кларк по лицу грейпфрутом. Ученые редко ходят в кино, поэтому им понадобилось еще несколько десятилетий, чтобы хотя бы приблизительно разобраться в вопросе. Для этого в 1960-х им пришлось отказаться от эволюционной концепции под названием «групповой отбор». Это мирное царство Марлина Перкинса, где животные действуют «для блага вида». На поверку это обычно оказывается не так: если присмотреться поближе, поведение лучше объясняется сочетанием двух явлений.
Во-первых, это индивидуальный отбор, где организмы стараются передать последующим поколениям максимальное количество копий своих генов (из чего следует: «Иногда курица — это способ яйца создать новое яйцо»).
Во-вторых, родственный отбор, где близкие родственники получают помощь в передаче копий генов (из чего следует: «Я жизнь положу за двоих родных братьев. Или восьмерых двоюродных»).
Основа этого конфликта двояка. Во-первых, брачная пара животных не состоит в близком родстве (у большинства видов выработались хитроумные приспособления, чтобы не допустить спаривания близких родственников), а значит, у них нет особых эволюционных причин сотрудничать.
Во-вторых, плата за размножение асимметрична: на самок ложатся метаболические издержки беременности плюс — у некоторых видов — вся тяжесть материнского поведения, а самцам нужно всего лишь раскошелиться калориями на сперму и эквивалент нескольких движений тазом для их вида.
Если он выберет плохую самку — потеряет немножко спермы. Если она выберет плохого самца — придется вытирать носы детишкам странной наружности и с сомнительными генами.
Теперь представьте себе пару особей вида, в котором после спаривания самец исчезает навсегда. За свою жизнь самцы спариваются со множеством самок, самки — со множеством самцов. Это открывает необъятные просторы для конфликтов. Какие признаки будут эволюционно успешны у самца? Те, которые максимизируют выживание его потомков любой ценой — даже ценой будущего размножения матери. В конце концов, он ее больше никогда не увидит, с какой стати его должно волновать ее будущее на дарвиновской фондовой бирже? Ни с какой. И даже лучше, если, увеличивая шансы своих детишек на выживание, он при этом уменьшает будущую фертильность матери, не то она станет спариваться с другими конкурирующими самцами. Такова его логика.
А ее? С ней сложнее, она, конечно, хочет, чтобы детеныш от этого спаривания выжил и был здоров, но это не должно быть в ущерб ее репродуктивному успеху.
Например, у млекопитающих выкармливание детеныша подавляет овуляцию. Поэтому млекопитающая мать не захочет кормить ребенка всю оставшуюся жизнь, даже если это сильно повысит его шансы на выживание. Иначе у нее может никогда не начаться овуляция, она никогда не забеременеет и не выносит больше молодняка.
У мух дрозофил этот конфликт разыгрывается с особой жестокостью. Они не стареют бок о бок: дрозофилы спариваются со множеством партнеров, которые не приходят даже на второе свидание. И смотрите, до чего они дошли: сперма самцов содержит токсины, убивающие сперматозоиды других самцов. Стоит спариться с самкой, которая недавно спаривалась с кем-то еще, — и спермицид принимается за работу, убивая сперму соперников. Отличная адаптация. Но загвоздка в том, что эта штука токсична для самок и постепенно подрывает их здоровье. Это совершенно не беспокоит самцов. Это повышает его эволюционную приспособленность, и он ее больше никогда не увидит. Продавец ответственности не несет, детка.
Уильям Райс, биолог из Калифорнийского университета в Санта-Крус, провел удивительно изящный эксперимент, в котором не давал самкам дрозофилы эволюционировать, в то время как самцы соперничали друг с другом.
Через сорок поколений он отобрал самых эволюционно приспособленных самцов, у которых было больше всего потомков и самые сильные токсины в сперме. Оказалось, что у самок, которые с ними спаривались, продолжительность жизни была меньше.
Какова же стратегия самок? Это стало ясно, когда Райс провел обратное исследование: теперь он оставил самцов как константу, а самкам позволил эволюционировать против М-ра Токсичный Пах. И что же? Через примерно столько же поколений самки эволюционно справились с укороченной продолжительностью жизни, выработав механизмы нейтрализации токсинов, которые придумали самцы. Туше.
Здесь идет беспощадная коэволюционная гонка вооружений. Что необычно и интересно в этом причудливом раскладе — то же самое происходит у млекопитающих, включая и нас. Тут играют роль особые импринтированные гены, которые, похоже, нарушают базовые положения генетики.
Вернемся к школьной биологии — Грегор Мендель, доминантные и рецессивные гены. Мендель учил нас, что генетически детерминированные признаки закодированы в «менделевских» парах генов, по одному от каждого родителя. Он выяснил, как пары генов взаимодействуют и влияют на организм в зависимости от того, одинаковую они кодируют информацию или разную. В мире классической менделевской генетики неважно, от кого из родителей унаследована какая информация. Ванильный ген от мамы и шоколадный от папы или наоборот — признак, который эта пара генов кодирует у ребенка, будет выглядеть одинаково.
Импринтированные гены нарушают правила Менделя. У них работает вклад только одного родителя: парный ген от другого родителя глушится: он теряет всякое влияние на признак. Большинство экспертов полагают, что таких генов у человека всего пара сотен (из примерно 30 000), но они могут оказывать немалое влияние на организм.
Очень странно.
Однако эта загадочная картина чудесным образом проясняется, если учесть любопытную закономерность в том, что делают практически все импринтированные гены. Все они так или иначе связаны с ростом — плаценты, плода, новорожденного. И отцовские гены работают на рост — быстрее, больше, дороже, а материнские противодействуют этой тенденции.
В 1989 году Дэвид Хейг, эволюционный биолог из Гарварда, предположил, что импринтированные гены, в том числе и у человека, — это пример межполового соревнования, возрождение спермовойн дрозофилы.
Первый театр военных действий — плацента, ткань, которая выглядит немного устрашающе. Она лишь частично связана с самкой, но вторгается (акушерский термин) в ее тело, посылая свои ростки в кровеносные сосуды, чтобы перенаправлять питательные вещества к зародышу. Плацента — поле суровой битвы: отцовские гены подталкивают ее вторгаться еще агрессивнее, а материнские стараются от этого удержать. Как мы об этом узнали? Есть редкие болезни, при которых материнские или отцовские гены, связанные с ростом плаценты, мутируют и выключаются. Если пропадает отцовский вклад, то материнский (сдерживающий рост) не получает противодействия и плацента так и не вторгается в эндометрий и не даст плоду шанс вырасти. А если убрать материнский вклад и выпустить на волю отцовские гены — чрезмерная инвазивность плаценты спровоцирует на редкость агрессивный рак под названием хориокарцинома. Так что нормальный рост плаценты — это патовая ситуация.
Импринтинговая битва продолжается во время развития плода. Ген, который кодирует мощный гормон, стимулирующий рост у грызунов, экспрессируется только в копии, унаследованной от отца. Это классический пример, когда папочка выступает за максимальное развитие плода. У мышей мать противодействует буйному росту, экспрессируя ген клеточного рецептора, который регулирует эффективность гормона роста: снижает чувствительность к этому гормону. Выпад отбит.
После рождения ребенка дело с импринтированными генами принимает совсем странный оборот. Отдельные гены, экспрессирующиеся в отцовской копии, заставляют младенцев активно кормиться. Вот и еще один типичный пример: ускоренное развитие за счет лактационных калорий мамы. Это мы говорим об импринтированных генах, влияющих на поведение. А есть гены, еще более причудливым образом влияющие на развитие мозга.
Открытие импринтированных генов может вымостить дорогу к излечению многих болезней, в том числе опухолей, бесплодия и гипертрофии или задержки развития плода. Но вкупе с этим с философской точки зрения такие открытия настораживают и, кажется, подразумевают не самое приятное знание о человеческой природе.
Возвращаясь к логике войн дрозофил — какое дело самцу до будущего самки? То же верно для импринтированных генов, скажем, у хомяков: бродяги-самцы лишь забегают быстренько потрахаться. А что же с нами? «В болезни и в здравии», клянемся мы, «пока смерть не разлучит нас». Наш биологический вид породил Пола Ньюмана и Джоан Вудворд. У моногамных животных будущее здоровье и способность к размножению самки настолько же важны для самца, как для нее самой. Так чем же заняты импринтированные гены человеческой пары, обдумывающей, какие закуски подать к столу на золотой свадьбе?
Ответ — сообщения о нашей моногамии весьма преувеличены. Особенности анатомии и физиологии человека свидетельствуют против нее. Полигамия разрешена в большинстве человеческих культур. А многие исследования, от генетических тестов на отцовство до темы недавнего номера Newsweek, указывают, что даже в моногамных обществах много чего происходит за пределами супружеской пары. У нас больше общего с дрозофилами, чем принято считать. (Имейте в виду, мы не самые полигамные на свете. Даже самые наши деятельные мужи производят на свет лишь несколько сотен отпрысков.) Вот вам и хваленая моногамия.
Это звучит удручающе — дрозофилы травят своих возлюбленных, материнские и отцовские гены вымещают все на плоде, пока мама с папой выбирают, в какой цвет покрасить стены в комнате младенца. Зачем природе быть такой суровой — все эти зубы, когти и гены? Обязательно надо соперничать? Почему мы не можем жить дружно?
Здесь биолог-эволюционист, с ноткой богартовской усталости, выдает свое любимое клише. Биология — наука не о том, как должно быть, а о том, как есть. Эволюционный мир суров, человек человеку волк в гонке размножения… некоторых вещей не избежать.
Но недавнее исследование Уильяма Райса и Бретта Холланда намекает, что не так уж это и неизбежно. Можно поискать аккуратные обходные маневры. Экспериментаторы изолировали пары мух, принудив их к моногамии. Затем они скрещивали потомство с потомками других таких же вынужденно моногамных пар. И всего за сорок поколений моногамные потомки разоружились: самцы перестали добавлять в сперму токсин, а самки перестали вырабатывать антитоксин. Правила изменились с самого первого спаривания, в котором соперничество самцов больше не было фактором отбора, — производство токсинов стало неадаптивной тратой энергии.
И — сюрприз поважнее — эти моногамные мухи обогнали обыкновенных, соперничающих в гонке размножения. Они оказались более эволюционно приспособленными, потому что освободились от затрат на межполовые войны.