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

Впрочем, у летального мутагенеза как метода лечения всегда была одна проблема — и я сейчас не о риске вызвать мутации у нас самих или наших будущих детей (молнупиравир не рекомендуют беременным и женщинам, планирующим беременность). Что, если частота мутаций не дотянет до критического порога? Казалось бы, получится просто сильно поврежденный вирус. Самолет, изрешеченный пробоинами, который еще может дотянуть до базы. Но не забывайте: вирусы ведут с нами эволюционную игру в кошки-мышки. Вдруг с помощью мутагенеза мы просто ускорим эволюцию вируса и поможем ему быстрее выработать защиту против нас?

При такой частоте мутаций жизнь выглядит довольно странно. Рассуждая об эволюции, мы часто говорим о выживании наиболее приспособленных. Представьте наиболее приспособленный тип как вершину острого пика в «ландшафте приспособленности». Эта концепция подразумевает, что лучшие особи могут изредка мутировать, но мутации не настолько часты, чтобы популяция не могла удержаться на вершине. Если мутация возникает у одной особи, отбор ее устраняет и популяция снова совершенна.

При более высоких частотах мутаций эта логика рушится. Мутации становятся настолько частыми, что отбор не может удержать популяцию на вершине пика приспособленности. Мутации сталкивают всех с вершины. В каком же тогда направлении движется популяция?

Теория показывает: при высоких частотах мутаций популяция превращается в облако взаимно переходящих друг в друга форм, связанных мутациями и обладающих примерно одинаковой — но низкой — приспособленностью. Лучший самолет теперь не самый быстрый или маневренный: отбор благоприятствует самолетам, способным выдержать попадание множества снарядов-мутаций. Небо заполняется самолетами с пробоинами в разных местах, но все они способны лететь. Все это разрушает наши привычные представления о виде, поэтому такое мутационное облако форм называют квазивидом. Физики описывают электрон не как частицу, а как функцию плотности вероятности. Так и квазивид — это не единая форма, а распределение форм.

В этом странном мире квазивидов бессмысленно говорить о наиболее приспособленной особи — «особи» попросту не живут достаточно долго (хрупкие скоростные самолеты сбивают первыми). С ростом частоты мутаций популяции переходят от привычной эволюции по принципу выживания наиболее приспособленных (при низких частотах мутаций) к выживанию взаимно мутирующего облака (при высоких частотах), а при промежуточных частотах наблюдается смешение обоих режимов. Лишь при очень высоких частотах мутаций мы переходим роковую черту, за которой не выживает никто. Принцип выживания взаимно мутирующего облака иногда называют выживанием наиболее плоских (survival of the flattest).

Концепция выживания наиболее плоских может показаться чем-то из области фантастики (так оно и есть), но эксперименты подтверждают, что теория верна. В одном опыте изучали конкуренцию двух вирусоподобных организмов, заражающих растение. Первый рос быстро — классический дарвиновский победитель. Второй рос медленно, но был устойчивее к мутациям. При благоприятных условиях и низких частотах мутаций быстрорастущий вид доминировал, популяция оставалась однородной. Стандартный пример выживания сильнейшего. Но, когда исследователи повысили частоту мутаций, все изменилось: как и предсказывала теория выживания наиболее плоских, медленный вид вытеснил быстрый. Популяция действительно превратилась в разнородное, устойчивое к мутациям облако форм с низкой приспособленностью — единственно верный, оптимальный вариант просто перестал существовать.

Именно это и беспокоит при назначении молнупиравира. Если доза окажется слишком низкой для того количества SARS-CoV-2, которое циркулирует в организме, мы рискуем подтолкнуть эволюцию вируса в сторону высокого разнообразия, невольно отбирая варианты, устойчивые к мутациям. Похоже, некоторые вирусы именно так и эволюционируют. У ВИЧ самая высокая частота мутаций среди всех известных организмов (если вам интересны цифры — около 0,004 на спаренное основание на клетку). Судя по всему, он существует как облако взаимно переходящих друг в друга вариантов.

И все же даже с этой оговоркой аспирин и препараты вроде молнупиравира показывают: при помощи изобретательности мы способны противостоять нашей незавидной эволюционной участи. И все же бремя генетических заболеваний остается тяжелым. Причем это может быть лишь верхушка айсберга. Чтобы попасть в статистику генетических заболеваний, ребенок должен хотя бы появиться на свет. Эмбрионы, погибшие до рождения, в статистику «один из 11» не входят. А ведь именно на этой стадии гибнет подавляющее большинство. В следующей главе мы увидим, почему принадлежность к млекопитающим только усугубляет нашу и так незавидную эволюционную долю.

7

Проблемы плаценты, беремен­ности и несоверше­нства

Если вы считаете, что 5‒10% носителей редких генетических заболеваний — это многовато для вида, который принято считать венцом эволюции, то подождите, пока не узнаете, что происходит до рождения. Человеческая репродукция поразительно расточительна.

Самая известная проблема беременности — выкидыши. Из всех диагностированных беременностей (обычно после шестой недели) каждая пятая прерывается до 20-й недели. Большинство выкидышей случается до срока 12–13 недель. В Великобритании подсчитали: на каждые 2000 новорожденных в день приходится 500 выкидышей, 150 недоношенных детей и семь мертворождений. Выкидыши настолько обычное дело, что во многих странах врачи даже не начнут обследование, пока у женщины не случится три выкидыша подряд или больше.

Но самая шокирующая статистика касается эмбрионов, которые погибают еще до того, как беременность вообще обнаруживают. Сегодня генетика позволяет нам изучать самые ранние эмбрионы (вскоре после оплодотворения). Поразительный факт: 50% из них генетически обречены на гибель, причем в большинстве случаев женщина даже не узнает, что зачатие произошло. Цифры сильно зависят от возраста матери, но обычно называют диапазон от 40% до 60%. Некоторые исследователи говорят о 30–50%, но это уже детали. Цифры ошеломляющие. По современным оценкам, на каждого родившегося ребенка приходится два погибших эмбриона.

Родителям, пережившим выкидыш, нередко говорят, что все к лучшему. Их утешают: так «мудрая природа» отсеивает нежизнеспособные эмбрионы, оставляя шанс только здоровым. Могут даже сказать, что, если у плода нет шансов выжить, лучше потерять его раньше, чем позже. И это отчасти верно: наш механизм размножения предполагает, что в случае ранней смерти эмбриона мать избавлена от необходимости тратить на него ресурсы. Но тут возникает другой вопрос: почему вообще так много эмбрионов оказываются генетически дефектными? Казалось бы, за сотни миллионов лет эволюции животных естественный отбор должен был отточить процесс размножения до совершенства — чтобы практически все эмбрионы были жизнеспособными.

Все больше данных указывает на связь между неудачными беременностями и совершенством естественного отбора: мы — как и другие млекопитающие — размножаемся столь расточительно именно потому, что благодаря плаценте можем прервать снабжение обреченного эмбриона ресурсами. Если не считать малого размера популяции, есть еще одна важная причина, почему мы далеки от эволюционного совершенства и страдаем от множества дефектов: мы млекопитающие, с раннего развития зависящие от материнской утробы, а затем от груди. У нас проблемы с плацентой