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.
Шекспир, «Ромео и Джульетта», действие 1, сцена 1 (пер. Д. Л. Михаловского)
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 его органеллы). В результате, соотношение двух типов в следующих поколениях само себя корректирует. Так возникли два пола: убийца, передающий органеллы в следующее поколение, и жертва, не делающая этого.
На основании этих аргументов, Лоренс Херст из Оксфорда утверждает: двуполость — неизбежное следствие полового процесса, происходящего путем слияния двух клеток. Другими словами, если у данного вида половой процесс происходит именно таким образом, как у Chlamydomonas и большинства животных и растений, то вы обнаружите у него два пола. Если же он представляет собой конъюгацию — формирование трубки между двумя клетками и передачу по ней ядра без их слияния, то не происходит и конфликта между органеллами, и не нужно пола-убийцы и пола-жертвы. И правда: у видов с половым процессом конъюгационного типа — ресничных протистов и грибов — существуют многие десятки полов. А у всех (почти без исключения) видов с половым процессом, идущим путем слияния клеток, полов — два. Убедительным примером в этой связи является ресничная инфузория отряда Hypotricha, у которой половой процесс может проходить обоими способами. Если он идет слиянием клеток, инфузория ведет себя так, словно у нее два пола, а в случае же конъюгации — будто полов много.
В 1991 году, внося окончательные правки в свою стройную теорию, Херст наткнулся на одну форму миксомицета, казалось бы, ей противоречившую — у нее имеется целых 13 полов, хотя половой процесс проходит по типу клеточного слияния. Но ученый изучил вопрос более подробно и обнаружил, что все 13 полов выстроены в строгую иерархию. Пол 13 всегда передает органеллы — независимо от того, с кем он скрещивается. Пол 12 передает их, только если скрещивается с 11-м или меньшим по номеру. И так далее. Это работает так же, как и двуполость — просто выглядит чуточку сложнее
{140}.
Безопасный секс под микроскопом
Наряду с большинством животных и растений, у людей половой процесс проходит по типу клеточного слияния — и у нас два пола. Но форма нашего полового процесса очень своеобразна. Самцы не уничтожают свои органеллы — они просто оставляют их «за порогом». Обычный сперматозоид несет лишь ядро, двигатель в виде митохондрий и жгутиковый пропеллер. Производящие сперму клетки сильно вытягиваются и избавляются от всего, что плавает в цитоплазме до момента созревания сперматозоида. Однако при встрече с яйцеклеткой «за борт» идут даже пропеллер и двигатель — дальше проходит только ядро.
Херст объясняет это, снова обращаясь к инфекционным заболеваниям
{141}. Органеллы — не единственные генетические мятежники внутри клетки. Там же обитают многочисленные бактерии и вирусы. К ним применима такая же логика, как и к органеллам: если клетки сливаются, то конкурирующие бактерии из каждой из них начинают бороться не на жизнь, а на смерть. Если бактерия, живущая припеваючи внутри хозяйской яйцеклетки, неожиданно обнаруживает, что ее обитель подверглась вторжению пришедших вместе со сперматозоидом конкурентов, она вынуждена перейти от латентной формы существования и в фазу манифестации
[42]
. Существует масса примеров того, как заболевание пробуждается именно при заражении конкурирующими инфекциями. К примеру, если вирус ВИЧ, вызывающий СПИД, заражает клетки человеческого мозга, он может долгое время находиться там скрытно. Однако если туда же попадет цитомегаловирус — вирус совсем другого типа, — то ВИЧ «просыпается» и начинает стремительно размножаться. Это — одна из причин, по которым считается, что вероятность развития СПИДа у ВИЧ-инфицированных индивидов больше в присутствии второй, осложняющей инфекции. Еще одной особенностью этого заболевания является то, что самые разнообразные (обычно безвредные) бактерии и вирусы — такие как Pneumocystis, цитомегаловирус или герпес (живущие преспокойно внутри тела многих из нас), — по мере прогрессирования СПИДа, могут неожиданно становиться вирулентными и агрессивными. Отчасти это из-за того, что СПИД — заболевание иммунной системы, благодаря чему именно иммунное подавление вирусов оказывается ослаблено. Но в этом есть и эволюционный смысл: если ваш хозяин собрался умирать, то нужно размножаться как можно быстрее. Так называемые оппортунистические инфекции, соответственно, бьют по вам, когда вы уже и так ослаблены. Между прочим, есть предположение, что кросс-реактивность иммунной системы (когда заражение одной линией паразита вызывает иммунную устойчивость к другой линии того же паразита), возможно, является для паразита, когда он оказывается внутри хозяина, способом захлопнуть за собой дверь перед носом конкурентов одного с ним вида
{142}.
