Отрывок из книги Аси Казанцевой «Откуда берутся дети»

Началось с того, что я катала Елизаветочку на роботе-пылесосе. Она веселилась, а я думала об эволюции. Я всегда о ней думаю. Если на базе одной функции (уборка помещения) возникает другая функция (развлечение младенцев), то обе они работают не идеально. Чтобы оптимизировать новую функцию, надо бы временно отключить или хотя бы замедлить предыдущую, но в настоящей жизни это проблематично. Именно потому так интуитивно привлекательны идеи разумного замысла, который бы позволял провернуть такой фокус.

А что насчет плацентарности? Не предоставляет ли долгое развитие младенца в матке уникальную возможность оптимизировать его мозг, пока к этому мозгу не предъявляет никаких требований внешняя среда? Я несколько дней носилась с этой идеей и вводила всякие поисковые запросы типа viviparity promotes brain evolution*, но, на удивление, не нашла ничего толкового, а лишь многочисленные тонкости и частности про эндокринную регуляцию и геномный импринтинг.

Отчаявшись, пошла приставать к настоящим биологам — Александру Маркову и Николаю Кукушкину. Они оба отнеслись к моей гениальной идее скептически. Выразили сомнение в том, что среднее млекопитающее как‐то принципиально умнее средней птицы. Николай переадресовал мой запрос искусственному интеллекту ChatGPT, тот сразу предложил три подтверждающие статьи, но дальнейшие раскопки показали, что он их из головы выдумал. Александр сказал, что да, зоологи зубоскалят, что сумчатое животное не способно стать таким же умным, как плацентарное, потому что у него весь объем головы занимают сосательные мышцы и мозг отращивать некуда — но вообще‐то нет никаких принципиальных запретов на то, чтобы сделать голову покрупнее и уместить в ней и то, и другое. И секрет успеха плацентарных скорее просто в том, что они более многочисленны и у них было больше попыток стать разумными. Предложил написать не книжку про физиологию беременности, а фантастический роман про сумчатых, в котором бы детеныш смотрел из сумки через окошко и набирался ума-разума. Отметил также, что живородящие ящерицы не умнее яйцекладущих, а вообще проблема рептилий скорее в отсутствии теплокровности, а проблема птиц — в адаптации к полету, на которую уходят все ресурсы. Вообще же, как подчеркнули оба биолога, моя главная проблема в том, что я сужу обо всех живых существах только лишь на примере Елизаветочки (меня эволюция готовила к тому, чтобы быть на ней всецело сфокусированной), а вот если бы я сравнивала, например, плацентарную землеройку с яйцекладущим вороном, то и выводы бы у меня получились другие. С тех пор я стараюсь смотреть на вещи шире. Преодолевать свой антропоцентризм и вообще фокус на млекопитающих. Помнить о том, что стратегий размножения существует великое множество.

Вот взять, например, женский вопрос. Кто такая женщина? Само это понятие применимо только к тем организмам, у которых есть половое размножение. И то не обязательно. Потому что бывает изогамия — это когда сливаются две одинаковые гаметы. У некоторых водорослей и грибов, например, так. И только когда появляется анизогамия, а потом ее крайняя форма — оогамия, при которой одна половая клетка крупная и содержит много питательных веществ, а вторая не несет ничего ценного, кроме ДНК, становится возможно сказать, что производитель немногочисленных крупных гамет называется женщиной, а производитель множества мелких называется мужчиной. Таким образом, биология учит нас тому, что женщина — это тот из партнеров, у которого яйца крупнее. Все остальное уже детали. Хромосомное определение пола, допустим, у птиц противоположно нашему, при наличии двух разных половых хромосом ZW получается самка, а из оплодотворенного яйца с двумя одинаковыми хромосомами ZZ развивается самец. Беременность, как вынашивание оплодотворенной яйцеклетки на ранних этапах ее развития, тоже в принципе может взять на себя и мужчина. Этим занимаются, например, морские коньки. Их беременные самцы реально толстенькие.

Само живорождение возникало в ходе эволюции много раз. Оно не обязательно требует какой‐то радикальной перестройки репродуктивной системы, если речь идет о том, чтобы детишки задержались в половых путях, чтобы получше подготовиться к реальной жизни. Когда заканчивается тот запас питательных веществ, который несла в себе яйцеклетка, эмбрионы могут уже начать питаться с помощью рта и, например, сожрать соседние неоплодотворенные яйцеклетки или даже родных братьев, что широко практикуется у акул. Если вынашивание детей дает эволюционные преимущества (за счет того, что у них снижается смертность благодаря лучшей защите от хищников и враждебных условий среды), то можно дальше развивать системы их подкармливания внутри (прямо через рот или через взаимодействие кровеносных систем), и тогда эволюционных преимуществ становится еще больше: материнскому организму теперь нет необходимости производить яйцеклетки с огромным запасом питательных веществ, рискуя, что они останутся неоплодотворенными и пропадут зря, а еще родителям не приходится охранять свое гнездо с отложенными яйцами, можно всю беременность спокойно ходить по своим делам. Отдельные виды, практикующие живорождение, встречаются на филогенетическом древе повсеместно: у множества беспозвоночных, чьи названия нормальному человеку ничего не скажут (например, у онихофор), у насекомых, у морских звезд, у рыб (особенно хрящевых), у саламандр, у жаб и лягушек (причем они могут вынашивать потомство не в половых путях, а, например, в собственной гортани или в кожных углублениях), у змей и ящериц, у вымерших морских рептилий, таких как ихтиозавры. Но только две группы живых существ занимаются живорождением всегда — это скорпионы и звери. (Звери — это термин, так называют всех млекопитающих, кроме утконоса и ехидны.)

Живорождение не обязательно сопровождается развитием плаценты, но это тоже не редкость. Плацента — как специфический сайт взаимодействия между тканями эмбриона и матери, способный к обмену гормонами, питательными веществами и отходами жизнедеятельности, — появлялась в ходе эволюции много раз. Независимо возникшие и потому разнообразно устроенные плаценты встречаются у хрящевых и костистых рыб, лягушек, змей и ящериц, у сумчатых млекопитающих; высокая вариативность этого органа наблюдается и у плацентарных. У нас, приматов, плацента, конечно же, самая лучшая, потому что это мы пишем учебники по сравнительной зоологии.

Вообще же между существом яйцекладущим и существом плацентарным нет какой‐то эволюционно непреодолимой пропасти: под скорлупой скрываются желточный мешок (с запасами еды) и аллантоис (берущий на себя функции газообмена и накопления отходов жизнедеятельности), оба они соединены с эмбрионом кровеносными сосудами. Любая из этих сосудистых структур, или обе сразу, потенциально может быть использована для внедрения в организм матери. Кстати, поскольку сосуды, ведущие к аллантоису и желточному мешку, всегда выходят из живота эмбриона, то получается, что даже и у птиц, и у тех рептилий и примитивных млекопитающих, которые лишены плаценты, все равно есть пупок! Просто крохотный, незаметный.

Veni, vidi, vici

Статьи биологов о беременности жутковато читать в 2022 или 2023 году, слишком уж они напоминают описания боевых действий.

• «В ходе имплантации бластоциста подвергает эрозии эндометриальный эпителий, вторгается в подлежащую строму и частично разрушает кровеносные сосуды».
• «При внутрисосудистой инвазии клетки вневорсинчатого трофобласта нарушают целостность спиральных артериол и замещают там клетки эндотелия и гладкой мускулатуры, снижая тонус сосудов, что необходимо для модулирования материнской гемодинамики и надлежащего кровоснабжения плода».
• «В течение беременности зародышевая часть плаценты может рассматриваться как паразитический орган, который внедряется в материнскую стенку матки, локально подавляет материнский иммунный ответ и конфискует питательные вещества».

Пятидневный человеческий эмбрион, он же бластоциста, — это плотное скопление клеток, окруженное однослойной шарообразной оболочкой. Из внутренней клеточной массы получится человек, а внешний слой, трофобласт, будет отвечать за взаимодействие с материнским организмом. Он сформирует эмбриональную часть плаценты, а некоторые его клетки, отделившись от основной массы, проникнут глубже в стенку матки, чтобы изменить ее свойства, в первую очередь простимулировать кровоснабжение. Упомянутые выше спиральные артериолы (специализированные мелкие артерии) будут снабжать межворсинчатое пространство, где кровь разливается целым озером, в которое погружены выступы плаценты с сосудами, снабжающими плод. В научных статьях так и пишут, bathed. Принимают ванну то есть ворсинки плаценты в материнской кровушке.

Но интерфейс для взаимодействия матери и плода — это не просто две сети сосудов, передающие еду и кислород в одну сторону, а углекислый газ и продукты обмена веществ в другую. Это еще и непрерывный обмен молекулярными сигналами. Чтобы выжить, зародышу нужно обойти механизмы иммунной защиты матери и не быть отторгнутым как чужеродное существо, перестроить ее обмен веществ так, чтобы получать достаточно еды, а в идеале еще и подействовать на психику, поощряя эмоции, благоприятные для беременности и последующей заботы о потомстве**. Плацента сама по себе потребляет столько же кислорода и глюкозы, сколько и доношенный ребенок, притом что весит примерно в шесть раз меньше. Энергия требуется для того, чтобы транспортировать нужные молекулы без оглядки на их концентрацию в крови матери и ребенка, не пропускать ненужные молекулы и даже обезвреживать их, а также вырабатывать гормоны и прочие биологически активные вещества.

Любой орган реализует свои специфические свойства благодаря набору генов, которые считываются именно в его клетках: в печени одни, в мозге другие. У плаценты, расположенной на границе между мирами, есть ряд примечательных особенностей регуляции генов. Например, для нее очень характерен геномный импринтинг, а еще в ней процветают эндогенные ретровирусы.

Большинство генов (мы сейчас не говорим о половых хромосомах) в организме продублированы: человек получает одну копию от папы, а другую от мамы. Это повышает надежность системы: практически у каждого человека есть какие‐нибудь опасные мутации***, но большинство из них не вызывают проблем, потому что компенсируются правильным вариантом от второго родителя. Однако некоторые гены подвержены импринтингу, то есть одна из копий с самого начала выключена и не работает, и организм должен пользоваться копией гена, унаследованной только от мамы или только от папы.

______________________________________

* Живорождение способствует эволюции мозга (англ.)
** «Беременность — это специализированная форма внутривидового паразитизма», — сообщает нам кембриджский биолог Дэвид Бейнбридж, проводя далее аналогии с паразитическими самцами у червей и рыб.
*** У меня, например, есть мутация в гене MEFV. Это не опасно, потому что вторая копия гена у меня в норме. Но было важно родить Елизаветочку от человека, у которого такой мутации нету. Ей, в свою очередь, перед заведением детей нужно будет проверить, унаследовала ли она мутацию от меня. При несоблюдении таких мер безопасности в семье может появиться средиземноморская лихорадка — болезнь с периодическими приступами боли в брюшной полости.