Ошибки природы: Пределы и несовершенство естественного отбора - Энди Добсон

думаю, вы уже это поняли, – падающих медведей не существует. Неясно, с каких пор бытует этот образчик австралийского фольклора, возможно, ему не одна сотня лет, пусть даже в наше время он и служит в основном для того, чтобы пугать туристов. Есть предположение, что это сохранившиеся в фольклоре отголоски древней памяти предков о еще более крупном (и вполне реальном) хищнике Thylacoleo carnifex, известном также под названием «сумчатый лев». T. carnifex давно вымер, хотя и не настолько давно, чтобы не пересечься во времени – на более чем десять тысячелетий – с первыми людьми, появившимися на территории Австралии. Строение тела этого стокилограммового хищника позволяет предположить, что он легко мог лазить по деревьям, а мускулатура его челюстей свидетельствует о том, что он без проблем убивал самых крупных млекопитающих своего времени, включая человека.

Однако более вероятно, что рассказы о падающих медведях появились уже после европейской колонизации – основой им послужил забавно утрированный рассказ о падении с дерева коалы, который, по-видимому, приземлился на какого-то человека или рядом с ним. Коалы действительно падают с деревьев, но вот вам и третье различие: падающие медведи делают это специально, а коалы только случайно. При этом они раскидывают лапы, чтобы максимально увеличить площадь тела при ударе о землю, и часто остаются невредимыми, даже упав с высоты 20–30 м. У коал случаются переломы, но они, по-видимому, удивительно хорошо срастаются. По этой причине – и потому, что они вообще хорошо умеют держаться за ветки, – падение с деревьев далеко не главная причина смертности среди коал; сомнительное первенство в этом принадлежит ДТП и хламидиозу, но те счастливчики, которым удается избежать этих бед, как и падений с дерева, все-таки не доживут до старости. Они умрут от голода из-за потери зубов. Приходится сделать вывод, что коалы каким-то образом эволюционировали так, чтобы терять зубы до того, как они перестанут в них нуждаться. Но в этом нет никакого смысла.

Время истекло

Коалы довольно привередливые едоки. Обитая в самых разных лесах на востоке Австралии, они тем не менее предпочитают жесткие и не особо питательные листья деревьев рода Eucalyptus. Их нужно долго и тщательно жевать, чтобы желудок смог извлечь из них что-то питательное. К счастью, зубы коалы отлично подходят для этой задачи, но, к сожалению, они в конечном итоге снашиваются и на новый комплект не замещаются. Особи со стертыми зубами могут отчасти компенсировать это, съедая больше пищи и тратя больше времени на пережевывание, но у обоих решений есть свои ограничения, и такие коалы, по сути, живут в долг. Если вскрыть желудок умершего от голода коалы, там окажется большой комок из кусочков листьев, слишком крупных, чтобы их переварить. Еда повсюду, а есть нечего.

Похожая проблема с износом зубов и голодной смертью есть и у слонов, хотя эти самые крупные сухопутные животные на первый взгляд счастливее коал. Как и у большинства млекопитающих, у коал за всю жизнь зубы меняются лишь один раз (да и то не все)[67], тогда как у слонов сменяются шесть наборов зубов[68]. Не считая бивней, у слона одновременно есть лишь четыре зуба, по одному с каждой стороны каждой челюсти, и по мере того, как зуб стирается от постоянного пережевывания, позади вырастает новый. На первый взгляд слоны имеют преимущество перед коалами, но на самом деле вовсе не очевидно, какое из этих двух столь разных животных находится в менее выгодном положении (чтобы определить это, нам понадобится выяснить, сколько проживут те и другие при нереалистичном сценарии, когда зубы вообще не снашиваются). Это всего лишь размышления, ясно одно – конкретному слону или коале было бы лучше, если бы стертые зубы заменялись по мере необходимости, а не ограниченное число раз. Но такого не бывает.

Это кажется странным. Тот факт, что другой тип твердой ткани (костной) обладает способностью восстанавливаться, причем у всех животных, говорит о том, что организм в принципе может восстанавливать твердые ткани и что это эволюционно выгодно (а следовательно, выживание отдельной особи полезно). Так почему зубам не уделялось со стороны природы столько же заботы и внимания, как костям? Или хотя бы почему они не такие прочные? Острые края резцов бобра укреплены железосодержащими соединениями[69], так что по крайней мере технически возможно, что и у другого вида могла появиться подобная адаптация. Однако, по всей видимости, что-то не дает этому осуществиться, и здесь есть лишь две возможности. Одна состоит в том, что необходимые мутации просто не появились ни у кого, кроме бобров, но стоит им появиться, и они закрепятся. Вторая – что увеличение приспособленности, получаемое за счет укрепления зубов, было бы пренебрежимо мало и что в конечном итоге естественный отбор на самом деле поощряет медленную смерть от голода у коал, слонов и многих других животных. Может ли это быть правдой?

Удешевление смерти

Мы говорим здесь конкретно о зубах, но точно так же могли бы обсуждать любой аспект физиологии, который с возрастом ухудшается, – иными словами, мы говорим о старении. Все животные стареют – мы знаем это и принимаем как неизбежный факт жизни (с той или иной степенью хладнокровия), но на самом деле нам стоило бы поинтересоваться, почему это происходит, ведь, если подумать, это вовсе не очевидно. Зачем, в конце концов, естественный отбор допускает смерть с таким трудом отвоеванного тела – тела, которое пережило хищников, конкуренцию и всевозможные иные трудности, которое доказало свою ценность как репродуктивный сосуд, проделало все, чего от него требовали его генетические инструкции, – и вот так бросить его гнить? Старение кажется нам естественным лишь потому, что хорошо нам знакомо; для тех, кто изучает эволюционную биологию, это вопрос, требующий убедительного ответа.

Ответ на него можно дать, рассматривая процессы на многих системных уровнях, начиная непосредственно с клетки и продвигаясь вверх по лестнице сложности, но здесь мы сосредоточимся на итоговом вопросе, почему старение логично с эволюционной точки зрения, вместо того чтобы разбирать, какие процессы при этом происходят в организме. Хорошей отправной точкой нам может послужить идея британского биолога Питера Медавара о том, что «сила естественного отбора ослабевает с возрастом», которую он высказал в работе 1952 г. Мы уже убедились, что давление естественного отбора неодинаково и что оно может различаться у разных видов (например, давление отбора, способствующего увеличению скорости бега, сильнее у газелей, чем у гепардов) и у разных полов одного и того же вида (так, давление отбора на размер раздуваемых мешков у самцов шалфейного тетерева не действует на самок); теперь нужно уточнить, что давление отбора может варьировать по силе на протяжении жизни особи.

У вас, что вполне закономерно, могут появиться два вопроса: во-первых, почему сила естественного отбора с возрастом ослабевает? И во-вторых, почему это может способствовать эволюции старения[70]. Рассмотрим эти вопросы по порядку. В первой главе мы отмечали, что чем выше цена приспособленности при любом сценарии (например, если невозможно найти пищу или брачного партнера), тем сильнее давление отбора, направленного на то, чтобы этого сценария избежать; давайте также вспомним, что самая большая цена, которую может заплатить особь, – это неспособность к размножению вообще. Если особь погибает еще до первого акта воспроизводства, она теряет все; как в случае с зайчихой, приведенном в главе 4: если нет размножения, то нет и приспособленности[71]. Таким образом, существует верхний предел цены – отсутствие потомства, которое у вас могло бы быть.

Есть также и нижний предел цены приспособленности – произвести на свет все потомство, которое вообще возможно. Смерть после этого не имеет никакого значения (если только вы не должны об этом потомстве заботиться, о чем подробнее мы поговорим в следующей главе). Это может показаться противоречием – в конце концов, я лишь описываю в общих чертах то, что могло бы произойти при отсутствии старения (так как нам хотелось бы знать, откуда оно взялось), но если старения нет, то жизнь будет длиться вечно и репродуктивный потенциал окажется бесконечным, не так ли? Оказывается, не так. Отсутствие старения не означает бессмертия по той простой причине, что никуда не денется ежедневный риск быть съеденным, заразиться инфекционными заболеваниями или иным образом