Ошибки природы: Пределы и несовершенство естественного отбора - Энди Добсон

что относительное преобладание стволовых клеток в тканях гидры, в сочетании с ее анатомической простотой, позволяет отдельным особям чрезвычайно эффективно регенерировать. Более того, гидры поддерживают процесс постоянного избирательного клеточного обновления, при котором поврежденные клетки идентифицируются и устраняются, а на смену им приходят новые, развившиеся из ближайшего запаса стволовых.

Все это, по-видимому, дается гидре без особых затрат – что невозможно для человека или любого другого сложного организма. Ключевое слово здесь «сложного»: попробуйте заменить по одной все стеклянные панели в теплице, а затем проделать то же самое с кирпичами в стенах Альберт-холла. В первом случае задача достаточно легкая и безусловно воспринимается как часть обычного технического обслуживания (даже когда теплица большая); во втором она просто невыполнима.

Однако сложность тканей – это, похоже, еще не вся история. Например, в ряде различных исследований было показано, что на самом деле можно вызвать старение гидры H. oligactis в лаборатории[85]; все, что для этого нужно, – охладить воду с 18 ℃ до 10 ℃. Столкнувшись с этим внезапным стрессом, вызванным факторами окружающей среды, особи H. oligactis прекращают размножаться бесполым путем и переключаются на половое размножение. Звучит знакомо, не правда ли? Вспомним дафний, о которых шла речь в главе 3, эти рачки большую часть времени размножаются партеногенезом, но, столкнувшись с патогеном или неблагоприятными условиями, начинают заниматься сексом. Изменение условий среды побуждает дафний давать потомство, генетически отличное от родителей, так как патоген быстро эволюционирует, специализируясь на поражении уже существующей клональной линии. Точно таким же образом температурные изменения обеспечивают давление отбора в пользу генетической новизны (а следовательно, и полового размножения) у H. oligactis, потому что клональная линия внезапно оказывается уязвимой из-за низкого генетического разнообразия.

Что самое характерное, H. oligactis начинает стареть сразу, как только переходит от бесполого размножения к половому. Сунь Ши-Сян из Медицинского колледжа им. Альберта Эйнштейна и его коллеги отследили изменения в активации генов во время этой смены репродуктивного поведения и обнаружили, что гены, связанные с активацией стволовых клеток, снижают свою активность[86]. Какой предварительный вывод из этого следует? Старение – побочный продукт секса.

С точки зрения человека

В этой идее что-то есть, но, к сожалению, реальная картина гораздо сложнее. Гидра H. oligactis действительно стареет (и обычно вскоре умирает) после периода полового размножения, но с H. magnipapillata такого не происходит. Половое размножение вроде бы не влияет на сверхспособности последней, так что, возможно, и старение у H. oligactis вызвано другими причинами. Почему же в таком случае H. oligactis не может вырваться из черной дыры старения?

Ответ наверняка существует, но я не стал его искать, так как не уверен, что нам вообще стоит задавать этот вопрос. Давайте разберемся… Ученые-медики изучают гидр с одной целью – открыть и/или разработать новые технологии борьбы со старением, но, когда на этих загадочных маленьких существ обращают внимание биологи-эволюционисты, им приходится быть несколько более осторожными. А именно им необходимо избегать искушения формулировать вопросы определенным образом, например: «Почему H. oligactis не умеет сопротивляться старению после полового размножения, тогда как H. magnipapillata умеет?» На тот случай, если вы не заметили, вопрос неявно навязывает чисто человеческое представление (которое приветствуется среди медиков), что замедление процесса старения – нечто несомненно полезное. Мы, люди, всегда хотим подольше оставаться молодыми, а некоторые из нас хотели бы быть бессмертными. Но хотела бы этого гидра? Я надеюсь убедить вас, что, если снять антропоцентрические очки, становится вовсе не очевидно, что отсутствие старения так уж полезно.

Давайте начнем с рассуждения о том, какую выгоду в действительности получает гидра от своей способности бесконечно возобновлять собственное тело клетка за клеткой. Вспомним вопрос, поставленный в самом начале этой главы, когда речь зашла о старении:

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?

Этот вопрос все еще остается актуальным, но дело в том, что для победы над старением отдельной особи гидры приходится постоянно воссоздавать свое «с трудом отвоеванное тело» – просто она делает это по кусочкам, постепенно, а не за один раз через повторение себя в потомках и смерть. Потребность в сырье и энергии сохраняется, так что гидра, можно сказать, нисколько не продвинулась в решении этой проблемы. Более того, свойственный гидре тип бессмертия должен напомнить вам мысленный эксперимент с «кораблем Тесея», в ходе которого у корабля постепенно заменяют по одной каждую из тысяч его частей за длительный период времени и нужно решить, остается ли этот корабль тем же самым кораблем. Тождественна ли 10-летняя гидра тому животному, которым она была девять лет назад? Я в этом не уверен.

Гораздо более важный вопрос, чем семантика постоянного обновления гидры, состоит в том, что в действительности такое «бессмертие» дает самому животному, и здесь нам снова стоит проявить скептицизм. Как мы уже убедились на примере дафний, а теперь и гидры H. oligactis, сохранять неизменность в меняющейся среде – не такая уж хорошая идея, особенно когда изменения неблагоприятны. На самом деле есть веский аргумент в пользу того, что отказ H. oligactis вкладываться в жизнедеятельность организма в неблагоприятных условиях после полового размножения связано не с высокой ценой этого вклада, а всего лишь с небольшой выгодой от него. Неопределенно долгая жизнь в этом случае может быть просто не слишком полезна для гидры. С этой точки зрения в объяснении нуждается скорее поведение «бессмертной» H. magnipapillata. Несомненно, данный конкретный вид может поддерживать режим постоянного обновления клеток, одновременно направляя энергию и сырье на производство гамет. И хотя это достаточно ловкий трюк, кажется, что было бы более целесообразно, если бы гидра вместо этого могла еще больше вкладываться в гаметы, более активно размножаться половым путем и в итоге еще больше повысить свою приспособленность.

Все это лишь мои предположения, и я понятия не имею, у какого из этих двух видов гидр стратегия лучше (если вообще можно провести подобное сравнение; скорее всего, у каждого из них в ходе эволюции выработался свой жизненный цикл, наиболее соответствующий условиям его жизни, так что ни один из этих видов не «побеждает» – или побеждают оба, в зависимости от точки зрения). Я хочу лишь подчеркнуть, что нам не следует считать, будто старение – одна из тех проблем, которые не смог решить естественный отбор; возможно, просто не было смысла этого делать. Рассмотрим судьбу двух наборов генов – один принадлежит дафнии D. magna, другой гидре H. magnipapillata – на протяжении одного года. Гены (или, точнее, их копии) дафнии находятся в двух разных телах – матери, которая проживет шесть месяцев, и ее клональной дочери, которая родится за месяц до ее смерти. Гены гидры, напротив, остаются в одном и том же организме, который проживет весь год и за это время обновит каждую клетку своего тела. Через 12 месяцев у нас по-прежнему будут два набора генов – дафнии и гидры, – каждый из которых будет содержаться в том же количестве клеток, что и год назад. Есть ли какое-то существенное различие между двумя путешествиями наборов генов до этой конечной точки? Не уверен, что есть; бессмертие гидры выглядит как периодическое бесполое размножение, только по-другому называется. Это наблюдение естественным образом ведет к следующему выводу, который состоит в том, что – с точки зрения эволюции и естественного отбора – тело отдельной особи не так уж и важно. Как мы говорили в главе 1, организмы весьма полезно представить как простые вместилища, созданные для постоянного воспроизводства находящихся в них генов, и нам следует это помнить, когда возникает искушение задаться вопросом, почему животные в ходе эволюции не приобрели способность жить вечно. Проще говоря, генам все равно, где они находятся, до тех пор, пока они все еще где-то существуют. В следующей главе мы рассмотрим некоторые дополнительные выводы из этого факта.