Неидеальный человек: Почему эволюция оставила нам болезни, ошибки ДНК и уязвимости - Лоуренс Херст

них, пожалуй, касаются взаимоотношений между матерью и плодом у млекопитающих. Казалось бы, вот оно — идеальное подтверждение того, что польза вида превыше всего: разве не в интересах вида, чтобы мать заботилась о плоде, а плод — о матери? Разве естественный отбор не должен поддерживать то, что выгодно обоим? Однако, как первым заметил Боб Триверс из Ратгерского университета, все не так однозначно.

Триверс отметил важный момент: матери «выгодно» заботиться обо всех своих детях в равной степени, поскольку она в равной степени связана с каждым из них генетически. Любая новая мутация, возникшая у матери, с равной вероятностью может достаться любому из ее детей. Но для самого потомства ситуация складывается иначе, особенно если у детей разные отцы. Родные братья и сестры (с общим отцом) с большей вероятностью унаследуют одни и те же мутации, чем сводные, у которых общая только мать. И даже при одном отце любой конкретный эмбрион генетически ближе к самому себе, чем к братьям и сестрам; впрочем, особенно ярко эта закономерность проявляется все же при смене отцовства. Кстати, когда мы говорим о «выгоде», мы на самом деле используем это слово как краткое обозначение способности мутации закрепиться в популяции (или не закрепиться).

Особенно заметна эта проблема у видов вроде млекопитающих, где потомство рождается отдельными выводками. Представим: отец нынешнего помета может не быть отцом следующего. Мать генетически связана со всеми своими детьми в равной степени, а вот сегодняшний детеныш будет иметь меньше общих генов со своими будущими единоутробными братьями и сестрами, так как у них разные отцы. Триверс показал: матери «выгодно» придержать часть ресурсов для будущих детей. А вот плоду, напротив, выгоднее выжать из матери максимум ресурсов прямо сейчас. Почему? Да потому что будущие полусибсы, которым достанется меньше ресурсов из-за его жадности, могут и не унаследовать ту же самую мутацию, влияющую на потребность в ресурсах, — ведь у них другой отец.

Перед нами классический пример конфликта интересов: что хорошо для одной стороны, плохо для другой, и наоборот. Подобные конфликты могут развиваться по множеству разных сценариев, и предугадать направление эволюции в таких случаях непросто. При наличии конфликтов возможны самые разные варианты развития событий — именно поэтому делать точные прогнозы так сложно. Это вовсе не означает, что конфликтов не существует, просто проверить теории, описывающие их, становится намного труднее.

С учетом этой оговорки, модель конфликта действительно помогает объяснить некоторые странные факты. Так, Дэвид Хейг из Гарвардского университета предположил, что подобное противостояние объясняет, почему человеческий плод выбрасывает в кровь матери особые химические вещества, удерживающие в ней сахар. Это обеспечивает больше питательных веществ нынешнему ребенку в утробе — возможно, в ущерб будущим детям. Например, плацента, которая является тканью плода, выделяет в организм матери плацентарный лактоген, обладающий антиинсулиновым действием. Это вещество мешает глюкозе из материнской крови запасаться в клетках матери и сохраняет ее доступной для плода. В ответ организм матери наращивает производство бета-клеток поджелудочной железы, вырабатывающих инсулин, и таким образом пытается вернуть баланс и сохранить драгоценный сахар для долгосрочных нужд. Если Хейг прав, перед нами не согласованные действия двух сторон по поддержанию оптимального уровня сахара в крови, а настоящее перетягивание каната. Нарушение этого хрупкого равновесия, как полагают ученые, может приводить к осложнениям беременности, таким как гестационный сахарный диабет — состояние, при котором уровень сахара в крови матери становится слишком высоким.

Похожее противоборство, как полагают ученые, может определять и артериальное давление матери. Чем оно выше, тем больше питательных веществ получает плод — особенно в начале беременности. Масштабные исследования, охватившие тысячи младенцев в Дании, подтверждают: дети, чьи матери имели повышенное давление в первые месяцы беременности, рождаются более крупными и имеют больше шансов выжить. А тот факт, что на поздних сроках беременности у женщин особенно часто развивается гипертония, может быть еще одним проявлением этой незримой борьбы за ресурсы.

Важно, однако, различать умеренное повышение давления у матери, которое может быть полезным для ребенка, и серьезное осложнение беременности — преэклампсию. При этом состоянии наблюдается резкий скачок давления в сочетании с появлением белка в моче — именно по этим двум признакам и ставится диагноз. Преэклампсия встречается довольно часто (у 5% беременных), при этом характерна только для человека и представляет смертельную опасность. Единственный способ спасения — экстренное родоразрешение, чаще всего путем кесарева сечения: ребенка нужно извлечь до того, как давление матери достигнет критических значений.

По всей видимости, проблема возникает из-за того, что плацента под стрессом подвергается атаке материнской иммунной системы и в ответ, возможно, провоцирует повышение давления, чтобы обеспечить себе и ребенку больше ресурсов. Предположение о том, что в основе лежит отторжение материнским иммунитетом «чужеродных» белков плода, подтверждается любопытным фактом: частые половые контакты без средств защиты до наступления беременности могут предотвратить развитие преэклампсии. Считается, что сперма партнера «обучает» иммунную систему матери распознавать его белки, благодаря чему впоследствии она не отторгает плод, несущий те же белки. Действительно, в плаценте женщин с преэклампсией часто обнаруживают повышенный уровень белка SPAG4 (спермоассоциированный антиген 4). Этот белок, присутствующий в сперме, также находят на границе между тканями матери и плода. Иммунную теорию подтверждает и то, что преэклампсия чаще всего развивается у суррогатных матерей, вынашивающих генетически чужих детей.

Преэклампсия, способная привести к гибели и матери, и плода, не вполне укладывается в модель противоборства за ресурсы. Она не приносит пользы ни одной из сторон, превращаясь в неконтролируемый процесс саморазрушения. Учитывая, как часто встречается это осложнение, я подозреваю, что оно должно было стать одной из главных причин смертности (а значит, и естественного отбора) в истории человечества. Почему это опасное осложнение до сих пор настолько распространено — загадка, не имеющая объяснения.

Что остается за скобками

Итак, для понимания эволюции нам нужно изучать возникновение новых мутаций и их дальнейшую судьбу. Но где же здесь собственно генетика — помимо того очевидного факта, что мутации представляют собой изменения в ДНК? Как я уже намекал, в представленной мной простой модели отбора скрывалось несколько неявных допущений. Например, я исходил из того, что эффект новой мутации будет заметен сразу после ее появления в популяции. Однако это совсем необязательно. У многих видов, включая тех самых мотыльков из нашего примера, каждый ген представлен двумя копиями. Когда в популяции впервые появляется мутация, особь получает одну копию старой версии гена и одну — новой. Но почему мы решили, что такая особь обязательно будет слегка пятнистой? Разве не может старая версия гена полностью замаскировать