Гены, эгоизм и сила сотрудничества: Эволюция как командная игра - Джонатан Силвертаун

Итак, что из этого следует? Покладистость, приручаемость – единственная черта, присущая всем домашним животным и человеку. Все прочие признаки, относимые к синдрому одомашнивания, – скажем, уменьшение мозга или висячие уши, – у разных одомашненных видов также различаются[219]. Гипотеза о роли в этом нервного гребня представляется многообещающей для объяснения связи между отбором на покладистость и другими признаками, но, как всегда в биологии, можно ожидать вариативность этого признака у разных видов – что, собственно, мы и наблюдаем. Между одомашниванием животных и отбором человека на просоциальность есть параллели, но есть и различия.

Ведет ли одомашнивание к большому эволюционному переходу? БЭП происходит в два этапа. На первом формируется команда, на втором происходит трансформация: размножение членов команды подчиняется размножению команды как целого. Тут-то и рождается новый тип организмов. Все растения и животные, одомашненные человеком, можно считать членами команды, чья судьба искусственным отбором приведена в соответствие с человеческими потребностями. Однако плоды одомашнивания животных и растений человеком, сколь бы ни были они нам полезны, ни разу не вплетались в наше размножение так тесно, что это повлекло бы за собой БЭП. Собаки – это вам не митохондрии. Совсем не митохондрии.

Если считать симбиоз лишайников с Rhizonema или взаимоотношения муравьев-листорезов с их грибами примерами одомашнивания, тут действительно возникли новые типы особей, а значит, и произошли большие эволюционные переходы. Но, по сути, эта трансформация – результат симбиоза, а не одомашнивания как такового. Едва ли аналогия с культурными растениями и животными что-то добавляет к нашему пониманию лишайников, муравьев-листорезов или эволюции. Что, если задаться тем же вопросом о самоодомашнивании человека: привело ли оно к БЭП?

Чтобы ответ был утвердительным, сотрудничество между особями должно было зайти дальше, чем кооперативное размножение, приблизившись к определенному подобию эусоциальности, как у голых землекопов. Этого не случилось и едва ли случится. Однако возможен и другой ответ, если исходить из иного определения БЭП. Я придерживался определения, ныне принятого в эволюционной биологии, в соответствии с которым для того, чтобы изменения считались БЭП, необходимо возникновение нового типа организмов[220]. Но это более узкое определение, чем изначально предложенное Мейнардом Смитом и Сатмари в 1995 году: ученые специально подчеркивали, что при большом переходе меняется способ передачи информации.

А поскольку гены несут информацию, все рассмотренные нами примеры под это определение подходят. Гены и записанная в них информация упаковываются по-новому, когда лихенизированный гриб объединяется со своим фотобионтом или когда бактерии из бактериома насекомого передаются через его яйца, и возникают новые типы особей. Более широкое, более полное определение БЭП и более узкое, на которое опирался я, дают, строго говоря, одну и ту же картину – пока речь не заходит о культуре и языке.

Культура и язык эволюционируют, но они построены на биологических началах (мозг, социальное поведение), не будучи сами по себе чисто биологическими. Итак, привела ли человеческая эволюция и самоодомашнивание к большому эволюционному переходу, когда появился язык? Если отталкиваться от полного определения БЭП – да, ведь с языком появился новый способ передачи информации. А если от более узкого, подразумевающего образование нового типа организмов, – нет[221]. Согласно последнему, язык – эмерджентное явление, возникшее благодаря общению людей в группах. Сами же эти группы организмами не являются. Размножаются люди, а не группы в целом.

В нашем странствии по вершинам сотрудничества и глубинам истории жизни на Земле мы подошли к еще одному большому эволюционному переходу. Все особи, о которых шла речь, состоят из клеток. Как получилось, что клетки образовали столь слаженные команды? Как им удается сотрудничать друг с другом?

Часть III

Клетки

9

Новый прикид

Джеймс Браун, крестный отец соула, попал в самую точку, когда пропел своим неподражаемо хриплым голосом о том, что у папы новый прикид и он не отстой. И правда: когда жизнь получила новый прикид, это был вовсе не отстой! Это был наивеличайший из больших эволюционных переходов. Клетка – волшебный мешочек фокусника, который сумел вместить основные молекулы жизни, чтобы те могли вступать в химические реакции. Первая клетка, вероятно, была жалкой мембранной оболочкой, содержащей лишь простейшие молекулы в солевом растворе. Впрочем, мы этого доподлинно не знаем: ведь даже самые примитивные из современных клеток – это уже весьма сложные наборы фокусника. Древнейшие клетки, несомненно, исчезли, когда их более продвинутые потомки слопали либо их обед, либо их самих.

Самый впечатляющий трюк клетки-фокусницы – это превращение питательных веществ и энергии в свою точную копию. Самые шустрые бактерии проделывают этот фокус всего за 20 минут. Представьте иллюзиониста на вечеринке, который, запустив руку в свою шляпу, извлекает оттуда не бесконечную ленту разноцветных платков и не живого кролика, а своего идеального двойника. А тот, в свою очередь, достает из своего цилиндра следующую копию себя самого… и т. д., пока не иссякнут все ресурсы и сцена не заполнится под завязку членами Магического ордена. Вот это номер! Не будь у него клеточного эквивалента, не было бы и самой жизни. Как именно жизнь зародилась, пока неясно (к этому вопросу мы еще вернемся), но мы точно знаем, что произошло после появления первых бактериальных клеток: они начали диверсифицироваться – приобретать разнообразие – и вступать в коалиции.

Быть маленьким – значит быть беззащитным перед лицом стихии, но быть бактерией – значит никогда не оставаться в одиночестве. Одинокая крошечная бактерия, состоящая из одной-единственной клетки, едва ли смогла бы выжить. Но в колонии, насчитывающей миллионы собратьев, сама окружающая среда оказывается во власти бактерий. Ведь бактерии всегда заодно. Самое раннее тому свидетельство – строматолиты, породы, обнаруженные там, где на поверхность выходят напластования докембрийского периода (а это 3,5 миллиарда лет назад). Если распилить строматолит, можно заметить, что он сложен слоями, напоминая этакий слоеный пирог высотой с башню, как в витрине парижского кафе. Тончайшие слои – микробные маты – состояли из бактерий и частиц ила, скрепленных слизью. Механизм формирования строматолитов известен, поскольку они до сих пор образуются в теплой воде мелководья Багамских островов и залива Шарк в Западной Австралии.

Рис. 12. Строматолиты

Современные строматолиты, как, вероятно, и их докембрийские предки когда-то, растут благодаря тому, что год за годом покрываются все новыми и новыми слоями фотосинтезирующих цианобактерий, словно свежей краской. Этот «слоеный пирог» колонизируют и многие другие виды бактерий: одни живут там на правах квартирантов, оплачивая «аренду» питательными веществами, другие – незваные гости, которым просто нужен кров. Куда бы микробиолог ни ткнул своим тампоном, генетический анализ всюду обнаружит сонмы бактериальных клеток: где-то они в сговоре, а где-то воюют друг с другом. Бактерии – существа социальные, как удивительно точно предвидел более века назад Петр Кропоткин в своей книге «Взаимная помощь»:

…мы, вероятно, узнаем когда-нибудь от лиц, изучающих микроскопическую жизнь стоячих вод, о фактах бессознательной взаимной поддержки даже среди мельчайших микроорганизмов.

К социальным достижениям бактерий относятся обмен питательными веществами и способность оценивать численность себе подобных, чтобы соответствующим образом корректировать свое поведение. Некоторые социальные контакты бактерий основаны на сотрудничестве, другие – на обмане или конкуренции, а некоторые и вовсе представляют собой схватку не на жизнь, а на смерть.

Не умея, в отличие от более сложноустроенных клеток, захватывать добычу и пожирать ее, бактерии взаимодействуют друг с другом с помощью молекул, которые выделяют в среду. Может показаться, что такой способ не очень-то располагает к сотрудничеству, но нет – репертуар социальных взаимодействий у бактерий весьма богат, несмотря на простоту основных принципов. Выделяемая молекула может быть для других бактерий как полезной, так и вредной. Ее эффект зависит от того, кто ее производит и кто получает, а также от свойств самой молекулы и от условий среды. И полезным, и вредным взаимодействиям можно найти практическое применение.

Бактерии выделяют в окружающую среду ферменты, расщепляющие белки и углеводы до более мелких молекул, таких как аминокислоты и сахара, которые бактериальная клетка уже может поглощать. Это свойство можно приспособить для очистки предметов. Недавно реставраторы во Флоренции, работая над мраморной гробницей Алессандро Медичи,