Такие гены существуют. На второй хромосоме одной линии плодовых мушек есть один, называемый генным фактором нарушения сегрегации. Он убивает все сперматозоиды, содержащие другую копию второй хромосомы. Такая муха производит вдвое меньше спермы, чем обычная, но зато все ее сперматозоиды содержат ген нарушения сегрегации, который, таким образом, гарантирует себе монополию на потомство{132}.
Назовем такой ген Каином. Пусть в этот раз все будет происходить так: Каин и Авель — братья-близнецы, при этом первый не может убить второго, не погубив самого себя. Дело в том, что используемое им оружие — какой-нибудь выпускаемый в клетку разрушительный фермент, эдакий боевой газ — действует на них обоих одинаково. Поэтому единственный возможный выход — надеть «противогаз» (на самом деле, это другой ген — защищающий Каина от воздействия фермента), который и предохранит его от поражения. У Каина потомки будут, у Авеля — нет. Убийца наследует землю, а ген хромосомного братоубийства — популяцию, в которой он распространится, подобно пожару. Гены нарушения сегрегации и им подобные в общем называются генами мейотического драйва: они управляют процессом мейоза (при котором происходит разделение генов-партнеров) так, чтобы итог оказался в их пользу[40].
Гены мейотического драйва известны у мух, мышей и некоторых других организмов, но они встречаются редко. Почему? По той же причине, по которой нечасты убийства. Интересы генов соблюдаются законами. У них, как и у людей, есть и другие занятия, помимо попыток извести друг друга. Те, которые сидят на одной с Авелем хромосоме и должны умереть вместе с ним, выживают, если у них находится какой-нибудь способ разрушить планы Каина. Или, другими словами, гены, мешающие работать генам мейотического драйва, будут распространяться в популяции так же неуклонно, как и последние. Вот вам и гонка под знаменем Черной Королевы.
Дэвид Хейг и Алан Грейфен говорят, что один способ дать отпор генам мейотического драйва всем широко известен — генетическая перетасовка, обмен хромосом участками. Если кусок хромосомы, лежащий рядом с Авелем, неожиданно меняется местами с геном, расположившимся рядом с Каином, то «противогаз» может быть бесцеремонно снят с каиновой хромосомы и одет на авелеву. В результате, Каин совершит самоубийство, а Авель будет жить долго и счастливо{133}.
Эта перетасовка называется кроссинговером и происходит между абсолютно всеми парами хромосом у большинства видов животных и растений. Раньше большинство исследователей считали, что единственный результат кроссинговера — тщательная перетасовка генов. Но Хейг и Грейфен предложили другое объяснение. Они предположили, что кроссинговер — это один из внутриклеточных «правоохранительных» механизмов. В идеальном мире полицейские не нужны, потому что там никто никого не убивает. Но в нашем обществе они существуют не в качестве занятного украшения, а для предотвращения его разрушения преследующими эгоистичные цели индивидами. Согласно теории Хейга-Грейфена, «кроссинговеры» патрулируют геном и следят, чтобы деление хромосом происходило честно.
Эту теорию не так уж легко подтвердить. Как заметил в своей сухой австралийской манере Хейг, кроссинговер — это как репеллент от слонов. Вы можете сказать, что он работает, потому что вы не видите рядом ни одного слона{134}.
У мышей и мух каиновские гены выживают, пытаясь как можно крепче ухватиться за свои «противогазы» и находясь к ним как можно ближе, чтобы кроссинговеру было сложно их разделить. Но есть пара хромосом, просто кишащая каиновскими генами — половые хромосомы, у которых не бывает кроссинговера. У людей и у многих других животных пол определяется генетической лотереей. Если вы получаете от родителей пару X-хромосом, то становитесь самкой, а если по одной хромосоме X и Y, то самцом (если только вы не птица, паук или бабочка, у которых все — ровно наоборот). Y-хромосомы содержат гены, определяющие самцовость, и их участки несовместимы с X-хромосомами — поэтому между ними не происходит кроссинговера[41]. Вследствие этого, каиновский ген на X-хромосоме, ничем не рискуя, может спокойно убивать Y-хромосому, сместив, таким образом, соотношение полов в следующем поколении в пользу самок. Заметьте: если негативные последствия этого расхлебывают все представители популяции в равной степени, то пользу от монополизирования потомства каиновский ген получает единолично — подобно оппортунистам, истощившим общинное пастбище{135}.
Во имя одностороннего разоружения
Однако в целом общие интересы оказываются сильнее эгоистичных порывов отдельных генов-нарушителей. Как сказал Эгберт Ли, «парламент генов» защищает свои права{136}. Но, надо думать, некоторые из моих читателей недовольны. Они говорят: «Маленький экскурс в клеточную бюрократию, хоть это и было забавно, не помог нам приблизиться к ответу на вопрос, заданный в начале главы: почему полов — два?»
Имейте терпение. К ответу нас приведет путь исследования конфликтов интересов между наборами генов, ибо сама двуполость может оказаться частью клеточной бюрократической машины.
Самцы определяются как пол, поставляющий сперму или пыльцу — многочисленные маленькие и подвижные гаметы. Самки же производят несколько больших неподвижных гамет — яйцеклеток. Но размер — не единственное различие между женской и мужской гаметой. Гораздо интереснее для нас сейчас гены, которые потомок получает только от матери (т. е., лишь из яйцеклетки). В 1981 году двое проницательных ученых из Гарварда, которых я буду превозносить еще не раз — Леда Космидес (Leda Cosmides) и Джон Туби — по кусочкам собрали историю одного мощнейшего генетического восстания против «парламента генов», восстания, заставившего эволюцию животных и растений пойти новым, довольно причудливым путем. В конце него возникла двуполость{137}.
До сих пор я не обращал внимания на то, от кого из родителей приходят гены. Но это не совсем корректно. Когда сперматозоид оплодотворяет яйцеклетку, он передает ей всего одну вещь — полный генов мешок, называемый ядром. Все остальные его части в яйцеклетку не попадут — в том числе, и несколько отцовских генов, находящихся вне ядра. Они расположены в микроскопических структурах — определенных органеллах. Существует два основных типа органелл, содержащих гены — митохондрии и хлоропласты. Первые используют кислород, чтобы получать энергию из пищи (у растений), а вторые (встречающиеся у растений) приспособили солнечный свет, чтобы делать пищу из воздуха и воды. Эти органеллы происходят от свободноживущих бактерий, которые поселились внутри клеток и были «одомашнены», поскольку их биохимические способности оказались полезны клетке-хозяину. Они пришли сюда со своими генами, многие из которых и у них по-прежнему работают. Человеческие митохондрии, к примеру, содержат 37 собственных генов. И спросить «почему полов — два?» это то же самое, что поинтересоваться «почему гены органелл (еще их называют цитоплазматическими генами) наследуются по материнской линии?»{138}.
Почему бы вместе с ядром в яйцеклетку не пустить и органеллы сперматозоида? Эволюция, судя по всему, сделала все возможное, чтобы избежать этого. У растений небольшое пережатие спермия предотвращает попадание отцовских органелл в яйцеклетку. У животных ядро сперматозоида перед входом в яйцеклетку проходит что-то вроде полного личного досмотра с раздеванием, в результате чего все органеллы остаются снаружи. Для чего же это нужно?
Ответ нужно искать в исключении из этого правила: у водорослей Chlamydomonas есть два пола — «плюс» и «минус». Это вместо самцов и самок. У этого вида родительские хлоропласты ведут самую настоящую войну на истощение, в которой выживают всего 5 % из них. Они принадлежат родителю «плюс», который побеждает «минусы» в силу численного превосходства{139}. Эта война истощает клетку. Ядерные гены подобны шекспировскому герцогу из «Ромео и Джульетты», с горечью смотрящему на вражду двух своих подданных:
Мятежники, спокойствия враги,
Свои мечи позорящие кровью
Сограждан! Эй! — не слышат?.. Люди, звери,
Гасящие огонь своей вражды
Губительной пурпурными струями
Из жил своих! Под страхом пытки, бросьте
Оружье из окровавленных рук,
И слушайте разгневанного князя.
Три раза уж междоусобной распрей
Из пустяков ты, старый Капулетти,
И ты, Монтекки, нарушали мир…
…когда вы снова
Осмелитесь нарушить тишину
На улицах, то жизнию своею
Ответите за возмущенный мир.
Как вскоре выяснит герцог, даже эта суровая угроза оказалась не способна погасить ссору. Если бы он последовал примеру ядерных генов, то убил бы все семейство Ромео Монтекки. Ядерные гены матери и отца вступают в сговор, в результате которого внеядерные гены отца оказываются убиты. Ядру самца выгодно позволить убить свои органеллы и получить за это жизнеспособное потомство. Владельцы более покорной версии органелл (пола «минус») хоть и жертвуют ими, но получают преимущество. Если организм может выбирать, скреститься ли со «своим» типом, развязав войну органелл, или с другим, гарантировав мир, то любое отклонение в популяции от равного числа убийц и жертв (50:50) приносит пользу более редкому типу (он всегда найдет партнера, с которым не будут воевать