Амбиции и фиаско некоторых насекомых

Заметки из нашего научного блога нередко начинаются с каких-то широких философских разглагольствований, а потом следует сама новость, зачастую совершенно пустяковая и малоинтересная. В этот раз мы для разнообразия начнем сразу с новости. Вот она: китайские биологи обнаружили неизвестный ранее механизм, благодаря которому одни пчелы превращаются в маток, а другие — в рабочих особей. И самое странное в том, что управляют этим, как выясняется, цветы.

О’кей, а теперь-то можно ненадолго прерваться на пустословие? На наш профанный взгляд, все это имеет отношение к коллизии, довольно обычной в человеческой жизни. Человек рождается таким забавным смышленым младенцем, придумывает всякие сказочные истории, рисует прикольные картинки, песенки поет, а потом вдруг вырастает в скучнейшего, бездарнейшего урода. На это можно смотреть двояко. Некоторые предпочитают думать, что задатки великих свершений от рождения есть у каждого, и только жестокий социум и ошибки горе-воспитателей повинны в том, что не все выходят в Эйнштейны и Наполеоны. Есть и альтернативная точка зрения: врожденный талант ничто, а все серьезные свершения — результат изнурительной дрессировки и неустанной работы над собой. Первые считают, что если не давить талант, он расцветет. Вторые — наоборот: если ничего не вложить в ребенка, то и вырастет пустышка.

У людей все сложно, но по крайней мере с пчелами у ученых до последнего времени была ясность: они склонялись ко второму варианту. А именно: по умолчанию из пчелиной личинки вырастает рабочая пчела, не наделенная яркой индивидуальностью и не способная ничего добиться в жизни, даже и потомство произвести. А вот чтобы получилась матка, царица улья и матриарх будущих поколений, следует постараться: вскармливать личинку особым маточным молочком, в котором много белка, жира и, надо полагать, соответствующих гормонов. Маточное молочко вырабатывают особые железы рабочих пчел. Тех же личинок, которым не суждено великое будущее, кормят обычной растительной пищей, смесью меда и цветочной пыльцы.

Итак, вложись в личинку — получится королева, пусти дело на самотек — будет рабочая лошадка. Именно это воззрение и было блистательно опровергнуто китайскими исследователями.

Из их экспериментов неопровержимо следует, что растительная пища, которой пичкают будущих рабочих пчел, сама по себе не позволяет им стать царицами-матками. То есть мало поощрять задатки избранных — приходится еще и активно душить прекрасные порывы всех остальных. И если немного призадуматься, это не может не показаться странным. Маточное молочко вырабатывает организм рабочей пчелы, и природе несложно подобрать такой состав этого молочка, чтобы деликатно направить развитие личинки в нужную сторону. Но мед и пыльца — это продукт растения. Растению-то по большому счету наплевать, как пойдет индивидуальное развитие пчелиной личинки? Или не наплевать?

Оказывается, что совсем не наплевать, и китайцы разобрались в том, как растение это делает. В растительном субстрате, которым питаются пчелы, есть специальная микро-РНК. О том, что такое микро-РНК, мы как-то здесь говорили: это маленькая молекула РНК, которая налипает на продукт определенного гена, обрекая его на уничтожение. Тем самым микро-РНК — мощный инструмент регуляции работы генов, определяющий, какой из них должен проявиться, а какой будет молчать.

Так вот, у самых разных растений есть микро-РНК по имени miR162a. Ее прямая работа — участвовать в регуляции развития цветка: если синтез этой молекулы подавить, цветы обычно получаются мелкие и неяркие. Другими словами, miR162a делает цветок более привлекательным для насекомых. Как ни странно, этим ее функция не ограничивается: кроме растительных генов, управляющих развитием цветка, маленькая дрянь еще умеет очень ловко взаимодействовать с геном пчелы. Это ген amTOR, управляющий выбором пути развития личинки: в рабочую особь или в матку.

На первый взгляд, это кажется странным: зачем растению так точно подгонять последовательность своей микро-РНК, чтобы с ее помощью вторгаться в интимную жизнь пчелиного улья, регулируя работу пчелиных генов?

Может, пчелы бы и хотели, чтобы каждая из них развивалась в яркую, талантливую, способную размножаться особь. Просто им помешали растения со своими меркантильными интересами, вот и получился скучный тоталитарный улей

Нам, людям, вообще свойственно приставать к природе с антропоморфным вопросом: «Зачем?» Так уж устроено мышление человека и, видимо, всех животных — оно изначально работает по принципу: «Надо сделать Х, чтобы получилось Y». Природе такой ход мысли вообще не свойствен: она ничего не делает специально, и все, что мы в ней наблюдаем, — продукт случайности и борьбы слепых противодействующих факторов. Ровно это и иллюстрирует эта растительно-пчелиная история. Функция miR162a — сделать цветок ярче и привлекательнее для эффективного опыления. Но той же цели можно добиться и иначе — заставить насекомых опылять цветы более прилежно, не отвлекаясь на всякие мелочи, которые растению не нужны (по крайней мере, здесь и сейчас). Одна из таких мелочей — размножение. Именно поэтому новая функция растительной микро-РНК — затормозить развитие органов размножения у насекомого — была поддержана естественным отбором. О будущих поколениях насекомых растение позаботиться не успело, пусть сами крутятся, как умеют.

И пчелы выкрутились: превратили растительную микро-РНК в часть своего механизма социальной дифференциации. А вот другие насекомые — например, мушка дрозофила — ничего такого не изобрели. Китайские биологи показали, что на дрозофилу miR162a оказывает ровно такое же действие, как и на пчелу — тормозит половое созревание. Но никакой социальной дифференциации дрозофила из этого не построила, а просто решила как-то выживать, балансируя между своими интересами и интересами растения: поменьше обжираться пыльцой, а зловещую микро-РНК по возможности разлагать.

Китайские исследователи в своей статье рассуждают об удивительном примере «коэволюции» организмов из различных царств. А нам, профанной публике, следует понимать, что эта коэволюция вовсе не часть какого-то большого плана матушки-природы, а продукт баланса сиюминутных интересов (генов) разных организмов, каждый из которых ни на секунду не задумывается о будущем, а живет сегодняшним днем. И то, что у растений и пчел получился взаимно-полезный симбиоз (а у растений и дрозофил — напряженное противостояние), — примеры редких эволюционных удач. На каждую из них приходятся сотни тысяч и миллионы неудач, когда организмы, вступив в борьбу за свои эгоистичные интересы, были просто сметены отбором в небытие.

И такое может случиться с нами — это другой важный урок данной научной работы. Смотрите: ведь до 2017 года ученые не подозревали, что у растительных генов может быть такая функция. Если бы кто-то взялся генетически модифицировать растения, он бы и внимания не обратил на коротенький кусочек генома, кодирующий miR162a. По неосторожности могли бы немного напортачить. И вдруг по всей земле начинают вымирать пчелы, наотрез отказываясь дифференцироваться в маток. Что, почему, кто виноват?! Разбираться поздно.

К счастью, в данном случае с miR162a удалось разобраться заранее. Но вот в последние годы в мире распространяется загадочный недуг, вызывающий высокую смертность медоносных пчел. Возможно, мы тут и ни при чем. А возможно, кто-то что-то генетически модифицировал, не разобравшись, как оно работает, и вот результат.

Наконец, третий урок этой работы скорее философско-пустословного свойства. Может, жесткое социальное устройство пчелиного улья вовсе не такая уж вершина эволюции насекомых, а следствие стечения всяких второстепенных обстоятельств. Может, пчелы бы и хотели, чтобы каждая из них развивалась в яркую, талантливую, способную размножаться особь. Просто им помешали растения со своими меркантильными интересами, вот и получился скучный тоталитарный улей. Ну так вот и нам не надо думать, что наш лежащий во зле мир жестокой конкуренции и разбитых надежд — продукт высшей целесообразности. Может, мы просто рано сдались. Надо было побольше вкладывать в детей — во всех без исключения — и поменьше топтать ногами их талант и индивидуальность. Впрочем, начать исправляться можно даже сейчас.

(По-английски об этом исследовании можно прочитать в New York Times.)