Ошибки природы: Пределы и несовершенство естественного отбора - Энди Добсон

class="p1">Но давайте вернемся к коалам и слонам и добавим одну деталь: единственный набор зубов коалы начинает стираться уже в шестилетнем (плюс-минус год) возрасте и может полностью износиться, когда самки все еще способны размножаться. Напротив, у слонихи последний набор зубов появляется только после того, как ей исполнится 40 лет, и примерно в это время у нее начинает снижаться плодовитость; таким образом, слониха может успешно пережевывать пищу еще долго после того, как родит последнего в своей жизни слоненка.

Износ зубов у коал достаточно легко объяснить, исходя из тех теорий старения, которые мы только что рассмотрели. Возможно, недостаточная прочность их зубов обусловлена каким-то геном, который при этом положительно влияет на размножение, а оно происходит в более ранний период жизни (теория антагонистической плейотропии), или, возможно, на сохранение зубов тратится энергия, что представляется неоптимальным с точки зрения максимизации приспособленности, так как эту энергию лучше вкладывать в размножение или иную важную функцию (теория «ненужного тела»). Однако слоны в эту картину не вписываются, потому что проблемы с зубами не начинают оказывать негативного влияния до тех пор, пока размножение так или иначе не прекратится полностью. Иными словами, для любого биолога-эволюциониста загадка здесь не в том, что слоны остаются без зубов, пока они все еще в основном здоровы, а в том, что они не теряют зубы раньше.

Матриархат

Старые животные, уже не способные размножаться, конечно, могут оказывать существенное влияние на выживание своего потомства – а следовательно, и на свою приспособленность, – и нам незачем далеко ходить за примерами, достаточно обратиться к нашему собственному виду. Если бы женщины умирали с началом менопаузы, их дети и внуки были бы лишены заботы бабушек, их мудрости и опыта, накопленных за всю жизнь. То же касается многих видов других животных, в особенности живущих семейными группами, в которых положительное влияние старших, уже не размножающихся особей бывает глубоким и длительным. Африканские саванные слоны[81] живут небольшими группами, во главе которых стоит старая опытная самка – матриарх. Эти стада совершают сезонные миграции, но и на протяжении одного сезона часто кочуют с места на место, так как слоны обитают в условиях африканской саванны, где случаются нерегулярные, но сильные засухи. Если время, прошедшее с последней засухи, окажется больше, чем возраст старшей самки, у этого стада не будет коллективного знания о том, где найти воду, и в результате все оно может погибнуть. Более того, матриархи обладают не только географическими знаниями; экспериментальные данные продемонстрировали также корреляцию между возрастом и точной идентификацией угроз со стороны хищников. Карен Маккомб и ее коллеги из Университета Сассекса проигрывали запись львиного рыка перед группами слонов, возглавляемых разными по возрасту доминантными самками, и наблюдали за их оборонительным поведением (слоны сбивались в тесную группу, замирали, чтобы прислушаться, или двигались в сторону звука). Группы со старыми матриархами с большей вероятностью корректировали свое поведение в зависимости от количества и пола рычащих львов, полагая, что три льва опаснее одного, а самец опаснее самки.

Впрочем, старая мудрая слониха-матриарх может и пережить свою полезность. 70-летняя слониха вряд ли знает больше, чем 60-летняя, и ее знаниями, возможно, уже владеют старшие члены стада. Когда пищевых ресурсов мало, несущественная польза, которую мог принести ее дополнительный опыт, легко перевешивается ценой недоедания более молодых, плодовитых внучки или внука. При таком сценарии вариант гена, благодаря которому[82] стареющая слониха сможет прожить больше ста лет, будет воспроизводиться в потомстве реже, чем тот, который позволит ей умереть, когда ее потребности в пище перестанут уравновешиваться ее накопленным опытом. Короче говоря, наступает момент, когда лишние годы жизни перестают конвертироваться в дополнительное генетическое наследие, и вскоре после этого слоны лишаются зубов. В этом компромиссе с точки зрения приспособленности есть определенная логика, но она не может служить утешением для умирающего от голода слона. Как мы увидим в следующей главе, подобная жестокая арифметика эволюции тесно связана с, казалось бы, благостным альтруизмом в мире животных.

Эликсир молодости

Прежде чем мы перейдем к этой теме, следует добавить небольшой сюжет к истории старения, и связан он с пресноводным полипом рода Hydra. Гидры имеют вид маленькой прозрачной трубочки, один конец которой действует как липкая «нога», а на втором расположен рот, окруженный венчиком щупалец. (Как и у большинства представителей типа стрекающих[83] – группы, в которую входят, например, медузы, кораллы и актинии, – рот выполняет также функции ануса.) Размножается гидра как половым, так и бесполым путем, хотя последний вариант встречается чаще и называется почкованием, при таком способе размножения дочерний полип вырастает из стенки тела материнской особи, а затем отделяется от него и образует новую особь-клон.

Пока ничего необычного (для стрекающих). Но если мы понаблюдаем за размножением гидр несколько лет в лаборатории, то ситуация уже не будет казаться обычной. А именно если мы на протяжении всего времени будем тщательно измерять показатели размножения и смертности, то обнаружим, что они практически не меняются. Гидра не стареет. Как писал в своей статье 1998 г. Даниэль Мартинес из Колледжа Помоны в Клермонте (Калифорния), правда позволив себе чуть-чуть увлечься: «Результаты демонстрируют отсутствие признаков старения… Гидра, возможно, на самом деле не стареет и может быть потенциально бессмертной».

Все же не будем слишком обольщаться. Гидры не бессмертны – и Мартинес мог бы это легко обнаружить, если бы вынул одну из своих подопытных из аквариума и оставил на час-другой на лабораторном столе, – и все же с этим довольно невзрачным существом длиной около 2 см действительно происходит нечто очень-очень странное. В более позднем исследовании анализировались данные о выживаемости 30-летней (теперь она уже старше) колонии Hydra magnipapillata[84], и был сделан вывод, что 5 % ныне живущих особей будут живы и через 1400 лет.

Если вам, уважаемые читатели, это кажется странным, то вы в отличной компании. Загадочная способность гидры противостоять старению так и остается до сих пор загадкой. Но прежде чем пожать плечами и двинуться дальше, позвольте мне прояснить, что именно в ней загадочного. Мы неплохо представляем себе, каким образом осуществляется этот трюк. Чтобы его объяснить, понадобится небольшая дополнительная информация. Клетки человеческого организма в общих чертах можно разделить на четыре группы: соматические клетки, гаметы, первичные половые клетки и стволовые клетки. Соматические клетки – основа тела любого сложного организма; это элементы, из которых состоят ткани и органы, которые подвержены повреждениям. Они могут быть восстановлены (правда, за это придется заплатить), но только до определенной степени. Гаметы – это клетки, с помощью которых организмы, размножающиеся половым путем, передают ДНК своему потомству; у человека это либо яйцеклетки, либо сперматозоиды. Первичные половые клетки – это эмбриональные клетки, из которых образуются гаметы, и они расположены в гонадах (половых железах). Стволовым клеткам трудно дать определение, но их можно представить как аналоги пустых клеточек в игре «Эрудит» (если другие клетки организма – это клеточки, уже содержащие буквы). В биологии они называются недифференцированными, то есть они еще не специализировались для выполнения какой-либо конкретной цели. Стволовые клетки, по сути, не стареют у любого вида, но их содержание связано с большими энергетическими затратами, и у таких сложных организмов, как человек, они составляют лишь малую долю от всех клеток. Стволовые клетки присутствуют во многих тканях в очень малых количествах, например в костном мозге – основном источнике клеток крови, и служат своего рода резервом новых клеток для этих тканей.

Вернемся к нашей гидре. Как я уже сказал, эти животные очень малы и, кроме того, крайне просто устроены в плане анатомии – гораздо проще, чем, скажем, дрозофила, которая в десять раз мельче их. У гидры тело цилиндрической формы (с несколькими щупальцами на конце, тоже цилиндрическими), состоящее из двух слоев клеток. У гидры нет каких-либо специализированных органов, поэтому разнообразие типов клеток у нее существенно ограничено и, что самое главное, значительную долю от их общего числа составляют стволовые клетки. Здесь я пропущу значительную часть сложных, с трудом добытых знаний из области клеточной биологии и сосредоточусь на главном факте, который заключается в том,