Женщина. Эволюционный взгляд на то, как и почему появилась женская форма

В 1950-х годах (за десять лет до того, как Гамильтон представил логику родственного отбора) британский биолог Питер Медавар сравнил бесплодную рабочую пчелу с особой группой людей – женщинами в постменопаузе. Пытаясь объяснить давнюю эволюционную загадку – почему у человеческих особей женского пола наступает менопауза (которую, кстати, мы обсудим в девятой главе) – Медавар утверждал, что, как и в случае с генами стерильных рабочих пчел, передающихся через матку, гены, влияющие на «бабушкину снисходительность», возможно, передаются у людей через внуков. Это были первые проявления «гипотезы бабушки», которая утверждает, что менопауза и увеличение продолжительности жизни развились у людей из-за того, что бабушки, которые прекратили размножаться, чтобы кормить и воспитывать внуков, более успешно передавали гены, отвечающие за эти признаки, чем женщины, которые этого не делали. Помимо помогающего поведения бабушек эволюция человека характеризовалась усилением социального сотрудничества, касающегося в том числе распределения еды и разделения труда. Поскольку древние люди, вероятнее всего, жили небольшими группами близкородственных особей, родственный отбор часто используется для объяснения эволюции сотрудничества. Вероятно, именно расширение сотрудничества между группами людей у наших предков привело к увеличению продолжительности жизни нашего вида – особенности, которую мы обсудим в следующих главах.

Хотя «гипотеза бабушки» до сих пор вызывает споры, многие данные о животных (и даже растениях) подтверждают идею, что кооперативное поведение развивается в результате родственного отбора. В большинстве случаев бенефициарами естественного отбора становятся члены семьи. Изучение более двух тысяч пометов рыжих белок показало, что матери иногда усыновляют детенышей-сирот, но только если бельчата являются родственниками и только если нынешний помет самки не слишком большой, что полностью соответствует логике Гамильтона. Другой пример – тщательно продуманный привлекающий самок брачный танец доминирующего индюка, который он никогда не исполняет в одиночку, с постановкой индюку помогает брат. Брат никогда не получит подругу сам, зато сыграет важную роль и поможет близкому родственнику завоевать ее. Такое «самоотверженное» поведение существует потому, что гены кооперативного поведения косвенно приносят выгоду, которая помогает близким родственникам выжить и передать те же самые гены.

Как упоминалось ранее, основная черта нашего поведения – забота о детях – объясняется родственным отбором. У людей отцы играют гораздо большую роль в воспитании детей, чем отцы других млекопитающих, даже приматов. Есть гипотеза, что отцовская забота у людей – это результат родственного отбора (наряду с другими гипотезами, которые мы рассмотрим в следующих главах). Для приматов и других млекопитающих больше характерны забота и оберегающее поведение матери, которые сформировались благодаря естественному отбору. Мы не спим ночами, чтобы вскармливать детей, готовим им еду, убираем за ними беспорядок, отвозим на утренние тренировки по плаванию, улаживаем их споры, развлекаем их, помогаем со школьными проектами… список можно продолжать бесконечно. Как мать четверых, я уверяю вас, такое поведение дорого обходится (и с бытовой точки зрения, и с точки зрения эволюции). Но мы посвящаем детям время, потому что это увеличивает шансы на то, что они добьются успеха и передадут будущим поколениям гены, влияющие на такое поведение.

При этом я не хочу свести все, что связано с материнством, только к генам. Поведение матери сложное, гибкое и сильно зависит от множества обстоятельств – мы еще поговорим об этом в седьмой главе. Не подумайте, что я не получаю от материнства никакого удовольствия. Напротив, лучшие моменты моей жизни связаны с моими детьми: кормление новорожденных и любование ими, моменты, когда мой сын выигрывает соревнования, к которым усердно готовился. По правде говоря, все эти радости от детей, скорее всего, тоже являются результатом естественного отбора, поскольку мы с большей вероятностью будем вести себя так, чтобы мозг считал, что нам хорошо. Но не все в материнстве так радужно. Да, я получала огромное удовольствие от кормления новорожденных, но мне не нравилось, когда малыши кусали меня или требовали молоко, когда им это не нужно. С каждым ребенком был момент, когда я должна была сказать: «Хватит!» И вы обязательно узнаете, почему сотрудничество между матерью и ребенком не продолжается бесконечно.

Конфликты главных интересов

Как только была установлена логика родственного отбора, биолог Роберт Триверс[13 - Американский эволюционный биолог и социобиолог. – Прим. пер.] применил теорию Гамильтона к отношениям между родителями и детьми. Но в отличие от Гамильтона, который сосредоточился на том, чем мы готовы пожертвовать ради родных, Триверс сосредоточился на противоположном – на том, за что мы будем с ними бороться. С помощью логики Гамильтона он перевернул традиционное представление, что у родителей и детей одинаковые эволюционные интересы.

Триверс сосредоточился на конфликтах интересов между родителями и детьми, касающихся родительских инвестиций, вложенных в детей, например во время вскармливания новорожденных у млекопитающих или кормления недавно вылупившихся птенцов. Описывая этот конфликт интересов, он использовал пример с карибу, теленком северного оленя. Как и Гамильтон, Триверс также изучал затраты и выгоды, но его анализ имел несколько важных отличий.

Во-первых, затраты и выгоды могут меняться со временем. Когда детеныш карибу только рождается, польза от вскармливания для теленка огромна, а затраты для матери невелики. Но пока теленок растет и требует от матери все больше молока, затраты для матери тоже растут: ее тело истощается, а еще продолжение кормления грудью отодвигает момент нового материнства, потому что у большинства млекопитающих во время кормления грудью овуляция прекращается.

Во-вторых, что более важно, детеныш карибу и мать по-разному оценивают затраты и выгоды. Для матери выгода для ее нынешнего ребенка достигается за счет меньшего количества детей в будущем. Но она одинаково связана со всеми своими детьми, поэтому ей важно инвестировать таким образом, чтобы максимизировать общий успех, возможно (но не обязательно), вкладывать во всех них в равной степени. Однако для теленка, который является нынешним ребенком, собственная выгода может быть достигнута за счет меньшего количества будущих братьев и сестер. Теленок на 100 процентов связан с самим собой, но только на 50 процентов (или меньше) связан со своими братьями и сестрами. Получается, что по сравнению со своей матерью теленок ценит затраты на уход (т. е. наличие меньшего количества братьев и сестер) меньше, чем выгоду для себя.

В-третьих, теленок играет активную роль в отношениях с матерью. Он не просто пассивно кормится молоком, но каким-то образом требует его.

Что же в итоге это означает для карибу и его матери? Сперва, когда польза значительно превышает затраты, и теленок, и мать имеют схожие интересы – мать хочет кормить, а теленок сосать. В какой-то момент тело матери начинает истощаться, и пока она кормит этого ребенка, она не может больше забеременеть. С точки зрения матери, чем старше становится теленок, тем дороже стоит его вскармливание, поэтому наступает момент, когда ей нужно отлучить теленка от груди и начать все с начала. С точки зрения теленка, лучше продолжать кормиться грудью… но не бесконечно. Наступает момент, когда вскармливание становится дорогостоящим и для матери, и для ребенка – выгоды от грудного вскармливания не перевешивают отсутствие будущих братьев и сестер, с которыми можно разделить общие гены. Но есть период, когда между матерью и малышом возникает эволюционный конфликт интересов касательно продолжения вскармливания. Этот конфликт особенно выражен у видов, у которых дети рождаются от разных самцов. Чем меньше ребенок связан со своими потенциальными братьями и сестрами, тем ему менее важно, насколько он истощит свою мать и насколько задержит рождение брата или сестры, поскольку уменьшается вероятность наличия у них общих генов.

Но как теленок получает то, что хочет, во время конфликта? Мать имеет явное физическое преимущество – она крупнее и сильнее. Что может теленок? Плакать! Новорожденные млекопитающие плачут по необходимости, чтобы показать родителям, что они испытывают голод или холод, но подобное поведение могут использовать подросшие дети для манипулирования мамой. Как писал Триверс, в периоды конфликта потомство может использовать психологические манипуляции. Все, у кого есть малыш, точно знают, о чем он говорит. Если я отказываю своему старшему малышу в третьей упаковке фруктовых жевательных мармеладок, без которых от точно выживет, он плачет так, будто я морю его голодом.

Хочу сразу разобраться с участниками данного конфликта. Я рассказывала о противостоянии между родителями и потомством – детеныш карибу пытается манипулировать матерью, чтобы она давала ему больше молока, а мой сын пытается манипулировать мной, чтобы получить больше мармелада, – но, на самом деле, мы говорим о конфликте генов. Вернемся к геноцентрическому взгляду на эволюцию, ведь все живое рано или поздно умирает, а все матери когда-то были детьми, именно поэтому главные участники подобных конфликтов – это гены. Естественный отбор влияет на изменение частоты генов в процессе эволюции, а изменениям в генах, выраженным у матерей, могут противопоставляться изменения у потомства. Генетический конфликт приводит к конфликту психологическому. Согласно логике Триверса, гены младенцев, которые используют манипулятивное поведение во время отлучения от груди, будут работать лучше, чем гены, которые не способствуют манипуляции, и наоборот, гены матерей, которые своевременно отлучают детей от груди, работают лучше, чем гены тех женщин, которые этого не делают.

На основе глубокого анализа Триверса биолог Дэвид Хейг[14 - Австралийский биолог-эволюционист, генетик и профессор кафедры организменной и эволюционной биологии Гарвардского университета.] продвинул тему конфликта между родителями и потомками еще дальше. У плацентарных млекопитающих отношения между матерью и ребенком начинаются задолго до рождения. Хейг описывает конфликт, возникающий между матерью и плодом во время беременности, камнем преткновения снова становится количество ресурсов, которые мать должна предоставить плоду. Логика такая же, как с теленком карибу. И мать, и плод выигрывают от того, что плод получает некоторое количество ресурсов от матери – с этими ресурсами плод с большей вероятностью выживет и передаст свои гены, а мать с большей вероятностью передаст свои гены через плод. Но эволюционные интересы матери и плода не идентичны.

Опять же, это происходит потому, что мать в равной степени связана со всеми своими потенциальными детьми, но плод на 100 процентов связан с самим собой и только на 50 или 25 процентов связан с будущими братьями и сестрами. Это провоцирует конфликт. Гены плода, участвующие в извлечении большего количества питательных веществ из матери, будут работать лучше, чем те, которые требуют меньше, потому что дети, получающие лучшее питание, с большей вероятностью выживут и передадут эти гены. Точно так же, как ген, отвечающий за темную окраску крыльев, распространился в популяции пядениц, будет распространяться версия генов плода, которая требует от матери больше питательных веществ. Но поскольку мать в равной степени связана со всеми своими детьми, не в ее интересах, жертвуя здоровьем будущих детей, вкладывать слишком много в ребенка, которым она беременна сейчас, поэтому материнские гены, ограничивающие чрезмерную передачу ресурсов, будут работать лучше, чем те, которые этого не делают.

Различие конфликта во время беременности с конфликтом после рождения в том, что плод имеет в арсенале более совершенное оружие. Вместо психологических манипуляций, которые могут сработать, а могут и не сработать (я стала экспертом в игнорировании моего «голодающего» малыша), плод использует химические вещества, чтобы напрямую манипулировать своей матерью. Во время беременности плод имеет прямой доступ к материнской крови, в которую он может легко доставлять манипулятивные химические вещества. В шестой главе, посвященной беременности, я докажу, что плод вырабатывает гормоны и другие молекулы, которые манипулируют беременной матерью, заставляя ее высвобождать больше ресурсов, чем ей следовало бы с точки зрения эволюционного интереса.

Но не подумайте, что матери в прошлом были эволюционными неудачниками, существует множество свидетельств, что они наносили ответные удары, а конфликт между матерью и плодом в человеческой истории стал похож на эволюционную гонку вооружений. Да, плод вырабатывает гормоны и другие молекулы, которые манипулируют беременной матерью, но мать научилась игнорировать эти сигналы или ослаблять свою реакцию на них. Это, в свою очередь, побудило плод вырабатывать гормоны в еще больших количествах. Такая гонка стала причиной еще одной загадки, связанной с беременностью: осложнений, которые могут быть опасны и для матери, и для ребенка (например, гестационный диабет или преэклампсия, высокое кровяное давление).

Многие главы этой книги будут посвящены конфликтам между матерями и детьми. Эти конфликты всегда были главной движущей силой эволюции женской биологии и могут проявляться во время беременности, после рождения и даже во взрослом возрасте. Они объясняют, почему беременность может быть с осложнениями, почему у женщин есть менструации и, возможно, даже объясняют менопаузу. Очень трудно понять, почему и как появились эти женские функции, не беря во внимание социальный контекст, в котором они развивались. Женская история охватывает и другие виды генетических конфликтов, например конфликт между самцами и самками из-за размножения, и, конечно же, эволюционное сотрудничество – обо всем этом мы обязательно поговорим. Семейные отношения – фактор, оказывающий большое влияние на наше здоровье и благополучие в современном мире, также сильно повлиял на траекторию, по которой двигалась эволюция человечества, изменяя женское поведение, физиологию, репродуктивные функции и процесс старения. Знание эволюционной истории человеческих семейных отношений дает нам более глубокое понимание современной женской биологии и поведения.

Глава 1

X-Фактор

На ранних сроках четвертой беременности я была одержима идеей рождения дочки. На тот момент у меня уже было три сына и нескончаемый список девчачьих имен, которые с нетерпением ждали свою обладательницу. Когда я делилась заветной мечтой с родственниками и друзьями, в ответ слышала разное: от милого «Главное, чтобы ребенок был здоров» до спорного «Мальчики любят мам больше!». Были даже явные оскорбления. Самый запоминающийся комментарий я получила от отца девушки-подростка: «Если родится парень, считай, тебя пронесло!». По словам этого мудрого папы, воспитывать девочек-подростков настолько сложно, что лучше их вообще не заводить. Но, несмотря на все советы, я твердо стояла на своем. Я безумно хотела родить девочку, союзника женского пола в доме, полном мужчин, девочку, которую можно наряжать в милые платьица, дочку, которая придет ко мне за помощью, когда у нее начнутся менструации, и которая расскажет мне первой о своей беременности.

Но хотя я и мечтала о дочке, в те дни я прекрасно знала, что «выбор» уже сделан. Пол зависит от того, производит организм яйцеклетки (женский пол) или сперму (мужской пол). У людей и других млекопитающих пол определяется при зачатии, ключевой фактор – какая половая хромосома будет в сперматозоиде отца, оплодотворяющем яйцеклетку матери. За редким исключением, если это X-хромосома, будет девочка, а если Y – мальчик.

Система X- и Y-хромосом – это лишь один из нескольких генетических способов формирования пола в животном мире. У птиц, например, именно женская яйцеклетка с Z- или W-хромосомой определяет пол детеныша. А еще влиять на пол может не только генетика. У аллигаторов в Америке решающий фактор – температура, при которой высиживаются яйца, в холоде созревают самки, а в тепле – самцы. Но какими бы причудливыми способами разные виды ни создавали самок и самцов, результат всегда один: организмы производят либо большие (яйцеклетки), либо маленькие (сперма) половые клетки. У этого правила тоже есть исключение – гермафродиты – но о них мы поговорим позже.

Чтобы лучше понять, как и почему наши тела становятся женщинами или мужчинами, давайте изучим увлекательную историю эволюции полов. Почему пол вообще существует? Всегда ли он существовал? Как X- и Y-хромосомы появились в этой истории?

Предварительный обзор терминов

Чтобы перейти к эволюции полов и исключить какие-либо недопонимания в языке, начнем с нескольких определений. В животном мире на уровне половых клеток существуют только два пола – ни один вид животных (или растений) не производит третий тип половых клеток. На уровне всего организма для определения пола часто используют дополнительные черты, например наружные гениталии, но такой подход может привести к ошибке – ведь у самок гиен и сеноедов есть пенисы. Люди тоже производят либо яйцеклетки, либо сперму. Есть еще ряд признаков, на которые принято ориентироваться при определении пола у нашего вида, – процент жира в организме, гениталии и гормоны – и они обычно сильно различаются по показателям от особи к особи, также комбинации черт, которые обычно ассоциируются с женским или мужским полом, могут быть очень разнообразными. Например, есть люди с редким отклонением – нечувствительностью к андрогенам, у них XY-набор половых хромосом, есть яички, они производят тестостерон, но ткани их тела не чувствительны к тестостерону, поэтому у них могут развиться женские наружные гениталии. Люди, сочетающие в себе женские и мужские черты (как в случае с нечувствительностью к андрогенам), называют себя «интерсекс».

Не стоит путать интерсекс-людей с гермафродитами, организмами, которые производят и яйцеклетки, и сперму в одном теле. Или с видами, которые в один момент либо последовательно меняют пол в разные периоды своей жизни. Гермафродитизм – это развитая репродуктивная стратегия у многих видов растений, беспозвоночных и рыб. В одних видах каждая особь – гермафродит, в других бывают сочетания гермафродитов с мужскими и/или женскими особями. Среди птиц и млекопитающих настоящих гермафродитов нет. В редких случаях на ранних стадиях развития у человека могут развиться одновременно и ткани яичников, и яичек, но они все равно не могут производить и яйцеклетки, и сперму. Физиологически люди не могут быть гермафродитами, и, по мнению организации interACT: Advocates for Intersex Youth[15 - Защитники интерсекс-молодежи. – Прим. пер.], этот термин вводит в заблуждение и накладывает на людей клеймо.

Мир без пола

Не могу назвать себя фанатом научной фантастики, но я пересмотрела и перечитала в этом жанре достаточно много и заметила, что животный мир Земли часто становится источником вдохновения при создании инопланетных видов. Жукеры в «Игре Эндера»[16 - Серия научно-фантастических романов. – Прим. пер.] – это насекомоподобные королевы, рабочие и трутни. В «Страннике»[17 - Фантастический роман. – Прим. пер.] Фрица Лейбера изображены большие инопланетные существа, похожие на кошек. А сколько таких существ в «Звездных войнах»[18 - Медиафраншиза в жанре эпическая космическая опера. – Прим. пер.]! Персонаж Джа-Джа Бинкс напоминает динозавра или птицу, а эвоки похожи на собак породы брюссельский грифон.

Продолжая аналогию с земными существами, можно отметить, что у инопланетных видов обычно тоже два пола. Большинство существ галактики «Звездных войн» – женщины или мужчины. Голубокожие На’ви из «Аватара»[19 - Научно-фантастический фильм Джеймса Кэмерона. – Прим. пер.] тоже мужчины и женщины. И хотя в научной фантастике есть отклонения от привычной модели двух полов, многие из них также создавались на основе примеров, найденных на Земле. Человекоподобные существа из классического научно-фантастического романа «Левая рука Тьмы»[20 - Роман американской писательницы-фантаста Урсулы Ле Гуин. – Прим. пер., Урсула Ле Гуин. Левая рука Тьмы. Роман. М.: Центрполиграф; Ростов-на-Дону: Гермес, 1991.] три недели каждого месяца остаются бесполыми, но на четвертую неделю начинают случайным образом производить сперму или яйцеклетки. На Земле такая модель работает у некоторых гермафродитов, которые меняют пол в определенный момент жизни. Например, рыба-клоун, главный персонаж всех учебников по биологии (и мультфильма «В поисках Немо»[21 - Полнометражный компьютерный анимационный фильм, снятый Pixar Animation Studious для Walt Disney Pictures. – Прим. пер.]), которую обычно фотографируют в домике из щупалец анемонов. В рассказе «Избери путь ее…»[22 - Джон Уидом. Избери путь ее…: журнал «Смена», 1989.] смертельный вирус уничтожает всех мужчин, а женщинам приходится учиться размножаться самостоятельно путем партеногенеза. Партеногенез – репродуктивная стратегия, при которой яйцеклетки могут нормально развиваться без оплодотворения спермой, используется некоторыми видами, включая комодского варана. Мы еще вернемся к партеногенезу и гермафродитизму позже.

Есть в научной фантастике и полностью придуманные виды с множеством полов, какие на Земле не встречаются. В романе «Мерзейшая мощь»[23 - Льюис Клайв Стейплз. Мерзейшая мощь. М.: АСТ, 2021.] К. С. Льюис мимолетно упоминает семь полов, но он не давал им никакого описания, скорее всего, понимая, что будет трудно убедить читателей в их существовании. В письме другу, написанном через год после публикации книги, он сказал: «Попробуй представить себе новый цвет, третий пол, четвертое измерение или монстра, не составленного из частей существующих животных. Ничего не получится».

Не рискну комментировать, почему Льюис или другие писатели не стали стараться и придумывать новые разновидности полов в своих фантастических произведениях. Но могу объяснить, почему здесь, на Земле, на каждый вид приходится не более двух полов. Для этого нужен контекст, ведь мы отправимся в путешествие во времени, на Землю, какой она была более трех миллиардов лет назад, задолго до того, как появилось половое размножение или разделение полов.

Земля тогда выглядела иначе, чем сейчас. Если бы вы могли перемещаться по просторам той древней Земли, то увидели бы только бесплодные земли без единого намека на зелень или жизнь. Если бы вы погрузились в тот древний океан, не обнаружили бы там ничего: ни рыб, ни кораллов, ни акул, ни водорослей.

В наши дни виды бактерий на Земле невероятно разнообразны и живут в большинстве мест обитания на планете, в том числе в наших кишках и на нашей коже, в почве, в кислых горячих источниках и даже в радиоактивных отходах. На древней Земле бактерии тоже были в большом разнообразии. Некоторые питались молекулами углерода в океанах, некоторые питались энергией, запасенной в молекулах серы, а некоторые использовали для своих одноклеточных тел простой метод преобразования солнечной энергии в топливо. Наиболее важными для будущей жизни были цианобактерии, разновидность бактерий, существующих и сегодня, которые используют фотосинтез – очень эффективный процесс для производства полезной энергии из солнечного света. Они изменили нашу планету, в атмосфере которой изначально было мало кислорода (без кислородного баллона нам там не выжить). Используя солнечный свет для преобразования воды и углекислого газа в топливо, эти цианобактерии выделяли кислород в качестве побочного продукта, чем навсегда изменили газовый состав атмосферы и эволюцию жизни на Земле.

Как эти одноклеточные бактерии размножались на Земле в течение миллиардов лет? Почти так же, как размножаются бактерии сегодня – клонированием. При таком типе бесполого размножения (размножения без партнера) особь увеличивается, клонирует свою генетическую информацию, которая хранится в кольцевой хромосоме, а затем просто разрезает свое клеточное тело пополам. При этом в каждой половине оказывается по одной кольцевой копии ДНК, в результате чего образуются две дочерние клетки, генетически идентичные друг другу[24 - В качестве этимологического примечания: такие термины, как дочь и сестра, широко используются биологами при обсуждении деления клеток. Бактерии не являются женскими в строго биологическом смысле этого слова: они не производят яйцеклетки. Но поскольку самки в животном мире часто выполняют большую часть работы по размножению, а бесполые организмы выполняют всю работу, их называют самками. Кроме того, бактериальные клетки больше похожи на яйцеклетки, чем на сперматозоиды, поскольку у них есть все необходимые клеточные ингредиенты, необходимые для новой жизни, в отличие от сперматозоидов, которые несут в себе только ДНК.].

Когда мы думаем о размножении нашего вида, для которого требуются поиск партнера, успешное зачатие и имплантация, долгое вынашивание и болезненные роды, клонирование кажется более привлекательным способом. Но большинство животных, растений и грибов выбрали трудный путь – половое размножение. У организмов с полом ребенок создается двумя родителями, объединившими свой генетический материал. Важнейшей эволюционной ступенью к половому размножению стала эволюция нового типа клеток у предков животных, растений и грибов[25 - Если быть точным, этот предок дал начало животным, растениям, грибам и еще двум царствам, включающим такие организмы, как водоросли и амебы.]. Вместо того чтобы позволить всем частям клетки плавать вместе в одном пуле (как у бактерий), клетка этого предка имела отсеки, которые отделялись друг от друга мембранами. Кроме того, его ДНК имела линейную форму, а не кольцевую. Наши клетки сегодня имеют такую же конструкцию.

Новый дизайн клеток сыграл важную роль при переходе от бесполого к половому размножению, поскольку для развития требовался новый тип клеточного деления – митоз (возможно, это понятие знакомо вам со школы). Митоз, как и деление бактериальных клеток, приводит к образованию двух одинаковых дочерних клеток, но он занимает больше времени и является более сложным из-за мембран и других особенностей этих организмов. Многие одноклеточные, включая некоторые виды водорослей, сегодня тоже размножаются митозом, только бесполым. И все ваше тело, за исключением сперматозоидов и яйцеклеток, было произведено путем митоза, включая миллионы клеток в костях, коже, легких и кишечнике, которые размножаются прямо сейчас, пока вы читаете эту книгу.

Удивительно, не правда ли?

Первичный пол

Митоз был и остается ключевой формой бесполой репродукции. Но внезапно у некоторых существ из прошлого, с мембранами в клетках и митотическим размножением, произошло нечто, навсегда изменившее мир. Развился мейоз. Возможно, звучит не так грандиозно, может, вы даже помните это понятие со скучных уроков биологии, но развитие мейоза сыграло огромную роль. Без мейоза не развилось бы половое размножение, а без полового размножения мир был бы совершенно другим.

Можно подумать, что мейоз – это продублированный и усиленный митоз. Вместо одного деления клетки – два, что сокращает генетическую информацию в новых клетках вдвое. В нашем организме в результате мейоза образуются яйцеклетки и сперматозоиды. Во время оплодотворения яйцеклетка и сперматозоид объединяются, восстанавливая полный объем генетической информации, переданной потомству. Если бы мы не уменьшили генетическую информацию половых клеток вдвое, геном каждого нового поколения содержал бы в два раза больше ДНК. Не нужно быть математиком, чтобы понять, что удвоение ДНК быстро выйдет из-под контроля!

Мейоз лежит в основе сущности полового размножения, при котором идет смешение генетической информации от двух разных особей. И вопрос, почему оно вообще возникло, – ключевая проблема в эволюционной биологии. Стоимость полового размножения невероятно высока: ты отдаешь своему ребенку только половину своего ДНК, вынашивание занимает больше времени и несет больше рисков. Но несомненно есть и эволюционные преимущества. Ведь это не простое объединение генетической информации двух разных особей, это смешивание информации для создания чего-то нового. Такое смешивание – рекомбинация – происходит во время мейоза, когда идентичные хромосомы объединяются в пары и обмениваются данными ДНК. Результат – каждый раз генетически уникальное потомство[26 - Исключения, такие как однояйцевые близнецы, возникают в результате митоза одной оплодотворенной яйцеклетки на ранних стадиях развития.]. Считается, что генетическая изменчивость, возникающая в результате рекомбинации генов, полезна для организмов, поскольку позволяет им лучше приспосабливаться к изменениям окружающей среды. Например, в лабораторных экспериментах над видами водорослей, которые могут размножаться половым или бесполым путем, популяции первых гораздо лучше росли на новых источниках пищи, чем вторые.

Не будем больше углубляться в разговоры о половом размножении, скажу лишь, что оно настолько часто встречается на нашем древе жизни, что, без всяких сомнений, это выигрышная эволюционная стратегия. Еще здесь важно отметить, что эволюционные конфликты, о которых я рассказывала во введении, – между матерями и детьми в момент вскармливания и между женскими и мужскими особями в момент размножения – появились именно потому, что особи, вступающие в отношения, были созданы путем полового размножения и не имеют генетической идентичности.

Хотя мейоз является ключевым элементом полового размножения, когда он появился более миллиарда лет назад, четкого разделения на женский и мужской пол не было. Особи тех первых половых популяций производили половые клетки одинакового размера и формы – не было ни спермы, ни яйцеклеток. Чтобы лучше понять, что представляли из себя наши предки в тот период, я расскажу вам об организмах, с которыми вы, скорее всего, уже знакомы, если когда-либо пекли хлеб или варили пиво – с дрожжами.

Люди использовали дрожжи в кулинарии тысячелетиями. Иероглифы и археологические находки свидетельствуют, что более пяти тысяч лет назад египтяне уже использовали дрожжи для приготовления алкоголя и закваски. Осадок на куске древней керамики из Ирана показывает, что виноделию уже как минимум семь тысяч лет. Древние пивовары, виноделы и пекари не знали, а мы знаем, что фрукты и зерна в алкогольные напитки и хлеб превращает гриб Saccharomyces cerevisiae. Как и нам, этим грибам нужна пища, чтобы жить и размножаться, при этом они черпают энергию из тех же продуктов, что любим мы – фрукты и зерновые культуры. Но в отличие от людей, грибы могут выживать без кислорода. Ученые выяснили, что когда S. cerevisiae не хватает кислорода, они начинают медленнее извлекать энергию из пищи и выделяют углекислый газ и спирт в процессе под названием ферментация. Углекислый газ помогает хлебу подняться во время выпечки, а спирт можно использовать сам по себе, при этом разные штаммы дрожжей и различные источники сахара придают дополнительные вкусовые оттенки.

Хотя наш древний предок, перешедший на половое размножение, – это точно не дрожжи, способ размножения у них очень похож. Дрожжевые клетки обычно размножаются митозом – бесполым путем – созданием двух дочерних клеток, идентичных родительской клетке. Но в стрессовых условиях, например в период голода, они переходят на мейоз. Это подтверждает тот факт, что половое размножение более выгодно во времена трудностей, поскольку порождает генетическое разнообразие, создающее больше генетических комбинаций для борьбы с различными рисками. Во время мейоза дрожжевая клетка образует половые клетки, содержащие половину генетической информации исходной клетки, точно так же, как яйцеклетки и сперматозоиды содержат вдвое меньше хромосом, чем все остальные клетки нашего тела. В отличие от яйцеклеток и сперматозоидов, все половые клетки дрожжей имеют одинаковый размер и форму, но не идентичны.

При более детальном рассмотрении обнаруживаются два типа половых клеток дрожжей – a и ?. Основное различие между ними в том, что они производят разные феромоны – дрожжевые запахи. Каждый из типов производит запахи, которые привлекают противоположный тип. Когда a-клетка выделяет феромон для ?-клетки или, наоборот, две клетки притягиваются друг к другу и сливаются (копулирующие дрожжевые клетки получили самое несексуальное название из возможных – шму[27 - Произошло от названия мультяшного персонажа Шму американского карикатуриста и юмориста Эла Каппа, Шму по форме напоминает две слившиеся клетки. – Прим. пер.]). Биологи называют a-клетки и ?-клетки разными типами спаривания, и половое размножение может происходить только между разными типами. Так что противоположности точно притягиваются, по крайней мере у дрожжей. У многих грибов всего два типа спаривания, но у некоторых грибов их более двадцати трех тысяч. Писателям-фантастам следует обратить на это внимание!

Что определяет, будет дрожжевая клетка a или ?? Гены. У S. cerevisiae набор генов, управляющий развитием типов спаривания, похож на участки X- и Y-хромосомы, определяющими пол у млекопитающих. И если эти типы спаривания напоминают вам самку и самца, так и есть. Типы спаривания – это еще не полноценное половое разделение, но, вероятно, их появление стало важной эволюционной ступенькой на этом пути. Как вы увидите дальше, организму требуются лишь незначительные изменения в генах типа спаривания, чтобы начать создавать половые клетки разных размеров, а эволюция больших (яйцеклеток) и мелких (сперматозоидов) половых клеток закладывает основу для эволюции полов в современном понимании.

Половые клетки, большие и маленькие

Прежде чем продолжить наше путешествие в эволюцию полов, я хочу сделать паузу и поговорить об огромных последствиях, к которым привело половое размножение, в частности эволюция яйцеклеток и сперматозоидов. Большая часть красоты нашего мира возникла благодаря этому – переливающееся рубиново-красное горло широкохвостой колибри, богато украшенное оперение павлина, экзотический вид пурпурного страстоцвета[28 - Род красивоцветущих травянистых растений семейства Страстоцветные. – Прим. пер.], величественные рога самца оленя. Если говорить о чем-то обыденном, без полового размножения не было бы омлета на завтрак, молока с хлопьями или яблок и арахисовой пасты на перекус. Совершенно очевидно, что если бы не было полового размножения, не было бы секса! Никакой юношеской любви, ни близости между возлюбленными или супругами, ни сексуального желания, ни сексуального удовольствия.