Как страсть и любовь помогают в борьбе за выживание
Глупо распространяться о том, что любовь и секс — это интересно и важно. Если бы не секс, нас бы с вами не было. Но это еще полбеды: не было бы, к примеру, науки генетики (она вся выросла из разных скрещиваний) и даже эволюции в том виде, как мы ее знаем (никакого «Происхождения видов», потому что без секса и видов не бывает). Поэтому значительная часть современных биологических исследований — про любовь. Возможно, это только кажется, но, когда май летит к концу и цветет сирень, такие научные работы появляются особенно часто. Три из них — в нашем научном обзоре.
О природе взаимности в любви
У японских ученых из университета Нагои есть двухфотонный флуоресцентный микроскоп. Это прекрасный прибор: чтобы не перегружать читателя деталями, скажем, что он позволяет посмотреть внутрь живого на некоторую глубину, при этом не убив его и даже не нарушив его повседневную жизнь. В этот раз исследователи посмотрели внутрь растения арабидопсиса, чтобы увидеть интимный момент оплодотворения.
Отметим, что этот невзрачный цветочек, растущий во всем мире по пустырям и обочинам дорог, на русский язык принято переводить как «резуховидка Таля». Неясно, в чем смысл такого «перевода». 99,9% носителей языка в лучшем случае переспросят: «Чего видка? Какого Таля?» — и вы даже не сможете им ответить. А те, кто знает это странное словосочетание, уж точно понимают, что речь про арабидопсис, потому что это первое растение во Вселенной, геном которого был в 2000 году полностью расшифрован, а его семена даже побывали на Луне.
И вот именно у арабидопсиса исследователи решили рассмотреть, как проросшая пыльцевая трубка находит семязачаток и освобождает два спермия для таинственного процесса «двойного оплодотворения». Довольно давно было известно, что клетки женского гаметофита активно управляют этим процессом: они продуцируют химический сигнал, привлекающий пыльцевую трубку. Это и увидели японские исследователи. Но еще они увидели и другой процесс: после того, как одна пыльцевая трубка достигает семяпочки, сигнал привлечения суженого сменяется сигналом, адресованным всем остальным соискателям руки и сердца: «Уйдите, уйдите, уйдите!» Его транслируют уже не только клетки гаметофита, но и диплоидные ткани материнского организма (вполне уместно, когда прогнать нежеланного жениха девице помогает почтенная родительница). Делают они это по очереди, в несколько этапов, постепенно отваживая от дома эту навязчивую пыльцевую трубку.
Это продолжается примерно три четверти часа. Смысл? Во-первых, таким образом уменьшится риск того, что яйцеклетку оплодотворят сразу два спермия. Во-вторых, вопреки распространенному мифу, будто мужских половых клеток всегда слишком много и они ничего не стоят, у растений пыльца обычно в дефиците. А потому будет гораздо эффективнее, если пыльцевая трубка не будет тратить время на ухаживание за уже помолвленной семяпочкой, а отправится на поиски еще свободных кадров.
Руководитель исследования профессор Иоко Мицута назвала этот процесс ухаживания пыльцевой трубки за семяпочкой «завораживающим», и с ней приходится согласиться. Сколько ни повторяй себе «это просто химия», так и подмывает приписать всем участникам этой драмы соответствующие эмоции, или, старомодно выражаясь, «страсти». Потому что речь идет о сексе, а в этом деле без страстей никуда.
О происхождении супружеской верности
У людей моногамный брак — социально одобряемая практика, или, как некоторые выражаются, «добродетель». То есть за это даже можно попасть после смерти на небо, если так вообще бывает. Поэтому, видимо, многих так завораживают примеры моногамии среди животных: ну вот они-то зачем?! Наверное, этому есть какое-то внеморальное объяснение вроде естественного отбора?
В ряде случаев такое объяснение очевидно. Взять, например, галку: в одиночку птица не сможет выкормить птенцов, или самка погибнет от голода еще на стадии высиживания яиц. А самцу просто некуда деваться, поскольку ни одна девочка-галка не станет рисковать своим будущим ради случайной интрижки. С другой стороны, есть виды — возьмите хоть лососевых рыб, — для которых никакая моногамность не только не полезна, а просто невозможна технически. Вроде Дарвин опять прав. Но есть виды, у которых такое простое объяснение никак не находится.
С давних пор зоологов завораживали два вида полевок (точнее, это не полевки, а хомячки, но на первый взгляд от полевок не отличишь, да и по-английски они mice, а не hamsters). Олений хомячок, обитающий на западе и в центральной части США, и береговой хомячок из юго-восточных штатов образом жизни практически не отличаются, однако первые славятся своим распутством: в одном помете у самки могут оказаться дети четырех разных отцов. А вот береговые хомячки находят партнера один раз и навсегда, никаких хождений налево.
Если отказаться от моральных оценок, то обе стратегии совсем неплохие, вот только перескочить с одной на другую полевкам наверняка было проблематично. Если ваш вид практикует развеселый промискуитет, вы, конечно, можете назло всем полюбить кого-нибудь до гроба. Однако у вашей пассии будут дети от других самцов, а вот у вас-то дети будут только от нее. А это значит, что ген, побуждающий вас к моногамии, будет проигрывать в соревновании генам блуда, в изобилии присутствующим в популяции. Скорее всего, он исчезнет.
С другой стороны, допустим, что вы живете среди добродетельных полевок. Откуда ни возьмись у вас появился ген распутства. Вам хочется приключений, но им неоткуда взяться: все самки в моногамных браках. А надо сказать, что береговые хомячки, кроме нежности к собственной семье, отличаются агрессией ко всем посторонним особям, без разницы, самец это или самка. Ваши соплеменники будут вас гонять в хвост и в гриву, и ваш ген романтической страсти тоже, скорее всего, не передастся следующим поколениям.
Но полевки все же как-то совершили этот переход. Как минимум, переход совершил один из двух видов, и скорее всего, это были моногамные береговые хомячки, поскольку их численность значительно меньше. И это явно не был вопрос волевого решения («Мыши! Мне было откровение от Большого Небесного Хомяка: мы все вели себя отвратительно. С сегодняшнего дня я отказываюсь от блудных помыслов и призываю всех последовать моему примеру»). У оленьих и береговых полевок должно быть физиологическое различие, причем достаточно явное, чтобы определить эту разницу в поведении. Его и нашли исследователи из Колумбийского университета в Нью-Йорке, сообщив о своей находке в журнале Nature.
Разница в коре надпочечников. Эти железы у моногамных мышей оказались почти в шесть раз крупнее, с поправкой на вес, чем у распутных. Более того, в этих крупных надпочечниках нашлась особая зона, отсутствующая у родственных видов. Исследователи назвали ее zona inaudita — «неслыханная зона». Среди прочих важных дел кора надпочечников синтезирует стероидные гормоны, в том числе половые. А клетки «неслыханной зоны» с неслыханной силой выдавали на-гора как раз один из таких гормонов, со сложным названием «двадцать-альфа-гидроксипрогестерон», или 20α-OHP. У людей его открыли не так давно, а зачем в точности он нужен, толком не известно до сих пор. Оставалось только ввести этот гормон распутным полевкам и посмотреть, что с ними будет. А было с ними вот что: значительная доля животных начали проявлять неожиданную домовитость и любовь к детям — вылизывать их и тащить заблудших обратно в гнездо, в чем оленьи хомячки раньше замечены не были.
Нашли и ген, который отвечал за избыточный синтез 20α-OHP, имя ему Akr1c18, и в клетках «неслыханной зоны» он работал очень активно. Впрочем, ген был не один: исследователи скрупулезно описали генетические отличия двух видов и пришли к выводу, что новая доля надпочечников — шутка ли, целый новый орган тела! — эволюционировала всего за 20 000 лет. По эволюционным меркам это один миг, и без направленного отбора дело явно не обошлось.
Остается непонятным, как именно действовал этот отбор. Возможно, береговые хомячки оказались в сложных условиях, когда детям требовалось повышенное родительское внимание, а половая распущенность явно этому не благоприятствовала. Это лишь гипотеза, но теперь, когда генетическая подоплека процесса стала яснее, будет проще разобраться и в эволюционных механизмах.
Дополнительный бонус: возможно, теперь удастся разобраться и в роли 20α-гидроксипрогестерона у человека. Вот, скажем, один факт: при послеродовой депрессии иногда прописывают лекарство аллопрегнанолон (брексанолон), а 20α-OHP у мышей может в него превращаться. Никто, конечно, не рассчитывает, что у людей функция этого гормона тоже будет как-то связана с верностью домашнему очагу. Мы, похоже, сложнее полевок, да и сама идея манипулировать отношениями с помощью химии выглядит не очень привлекательной. Человеческое знание приумножилось, спасибо и на том. Обычно это идет на пользу — если не общественной морали, то хотя бы медицине.
Об одной доисторической вечеринке
О том, что у нашего вида есть гены, унаследованные от неандертальцев, наверняка знают все, хотя узнали мы об этом не так уж и давно, уже в XXI веке. Это значит, что два наших вида когда-то встречались и даже имели общих детей. Неандертальцы разошлись с нами, разумными, примерно полмиллиона лет назад. А сто тысяч лет назад наши предки предприняли первые вылазки из Африки и вполне могли встретить где-то в Евразии неандертальцев. Тогда-то между ними все и случилось. А когда именно? Это был one-off или продолжительный роман? Ученые большие мастера задавать такие въедливые вопросы, но они же умеют на них отвечать.
Первыми эти вопросы задали два патриарха этой области генетики, Сванте Пабо (позднее ставший нобелевским лауреатом) и Дэвид Райх (лауреат многих премий, но и Нобелевки вполне еще может дождаться). Ответ они попытались получить, просто сравнивая геномы современных людей с разных континентов, точнее, их неандертальские куски. Получилось не слишком точно: все произошло от 47 000 до 65 000 лет назад, подробности позже. Статья вышла в 2012-м, вызвав небольшую сенсацию и оживление среди популяризаторов, но вот этих подробностей, которые были обещаны позже, пришлось ждать еще 12 лет. На прошлой неделе генетики из Университета Калифорнии в Беркли выложили в сеть препринт статьи, где описывается, как и когда именно это было.
Ради этих деталей пришлось постараться: кроме геномов 275 наших современников, в анализ включили 59 давно умерших индивидуумов. Среди них усть-ишимский человек, живший в Западной Сибири 45 000 лет назад, его современница женщина по прозвищу Златы Кунь из Чехии, обитатель Пештера-ку-оасе из Румынии (40 000 лет назад) и другие персонажи. В древних геномах нашли неандертальскую ДНК и сравнили ее с современной, задавшись вопросом: сколько поколений потребовалось бы, чтобы эти геномы накопили столько отличий? Компьютер пробовал разные сценарии: один короткий период скрещивания, несколько периодов с большими перерывами…
Идеальное совпадение с данными получилось вот при каких условиях: перенос генов от неандертальцев к предкам современных людей начался 47 000 лет назад и продолжался без заметных перерывов от шести до семи тысяч лет. У индивидуумов из румынских пещер неандертальцы были буквально в прапрабабушках (точнее, в предках не более 12 поколений назад). Многое из того, что тогда было позаимствовано у дружественного вида, не пригодилось: у древних людей присутствовали большие фрагменты неандертальской ДНК, которые не замечены ни у кого из современных людей. Зато другие оказались полезными. Среди них, к примеру, гены пигментации кожи, иммунного ответа и многое другое.
Вечеринка длиной 6000 лет — звучит сильно. Но это, конечно, не значит, что все это время каждую пятницу наши предки ходили в бар с неандертальскими красотками. О тайминге встреч информация не сохранилась. Зато можно сказать вот что: если пять процентов генов у нынешних европейцев унаследовано от неандертальцев, это означает, что в предковой популяции, от которой эти европейцы произошли, неандертальцем был каждый 20-й. Можете себе представлять одну вечеринку или несколько, но ее видовой состав известен теперь с неплохой точностью.
Шесть тысяч лет — это примерно продолжительность всей писаной истории человечества. Приходится признать, что в человеческом прошлом был период, когда нам было интересно создавать цивилизации, и другой период, когда нам больше нравился межвидовой секс. Остается лишь догадываться, каким будет следующее увлечение. Я делаю ставку на «научное познание», но кто-то может со мной не согласиться.