Коллектив Авторов - Цифровой журнал «Компьютерра» № 208

В отношении полового размножения гипотеза Красной Королевы состоит в следующем. Между взаимодействующими видами, прежде всего между паразитами и их хозяевами, происходит непрерывная эволюционная «гонка вооружений», которая требует постоянных изменений. Поскольку половой процесс ускоряет потенциальную скорость эволюции, это способствует успеху организмов с половым размножением. Обратите внимание: речь здесь идет прежде всего о иммуннологической эволюции, проявления которой могут быть незаметны для внешнего наблюдателя!

Рассмотрим эту гипотезу с точки зрения её «срочности» (sensu Протопопов, т. е. положения на оси «краткосрочность — долгосрочность»). Красная Королева описывает относительно краткосрочные преимущества полового размножения, по крайней мере по сравнению с храповиком Мёллера и «викарием из Брея». Дело в том, что частью этой гипотезы является объяснение того, почему среда, к которой приходится приспосабливаться, изменяется быстро и требует быстрых изменений от интересующих нас организмов. С другой стороны, описываемое Красной Королевой преимущество вряд ли проявится у первого же поколения, численность которого придётся уполовинить из-за «двойной цены пола».

Красная Королева — не просто умозрительный конструкт; эта гипотеза получила экспериментальное подтверждение! Вот, почитайте об этом в новостиЕлены Наймарк на «Элементах».

У круглого червя Caenorhabditis elegans , классического объекта генетики развития, есть два пола — самооплодотворяющиеся гермафродиты и самцы.

Строго говоря, размножение гермафродитов у Caenorhabditis не клональное, поскольку их потомство получается от оплодотворения собственных яйцеклеток собственными же сперматозоидами. При образовании половых клеток происходит случайное сокращение генетического материала вдвое. Поскольку по каждому из локусов (позиций в хромосомах) половые клетки несут лишь половину аллелей (версий определённого гена) родителя, то потомки гермафродита по половине локусов получат две копии одного и того же родительского аллеля. После нескольких циклов самооплодотворения её потомки станут полностью гомозиготными (несущими по каждому локусу идентичные аллели), и их размножение станет эквивалентным клональному (терять окажется нечего).

Потомство гермафродитов — гермафродиты (и редко-редко, из-за нерасхождения половых хромосом, — самцы). Половина потомков от скрещивания самцов и гермафродитов — самцы, половина — гермафродиты. Это упрощает оценку доли скрещиваний с рекомбинацией в популяции червей: оно пропорционально доле самцов.

Если черви развиваются в условиях, которые не требует от них быстрой эволюции, гермафродиты обыгрывают самцов, ведь их скорость размножения оказывается вдвое более высокой (один выводок потомков оставляет или каждый гермафродит, или две особи — гермафродит + самец). Поэтому в стабильных условиях доля самцов в популяции снижается до невысокого уровня.

Однако чем сильнее опасность от угрожающих червям паразитов, тем выше доля самцов. Среди описанных в статье Наймарк экспериментов убедительнее всего такой. Экспериментаторы заражали червей в экспериментальной популяции бактериями, культуру которых на каждом этапе собирали на трупах их сородичей из прошлого поколения, погубленных инфекцией. Это способствовало быстрой эволюции бактерий, приспосабливавшихся преодолевать защитные механизмы хозяев. И в этих-то условиях доля самцов (и, соответственно, доля потомков, несущих рекомбинированные геномы) стабильно растёт.

«Эти результаты безоговорочно доказывают, что низкий уровень рекомбинации, зависящий от числа скрещивающихся особей, напрямую определяет устойчивость к инфекциям. В условиях постоянного присутствия инфекционных агентов и их непрерывного развития бесполое размножение (самооплодотворение) неизбежно ведёт к вымиранию. В данном контексте паразитов можно заменить на любой стрессовый агент, который меняется с ходом времени. Ясно, что таким агентом могут быть и хищники, и конкуренты, а также абиотические факторы — они редко бывают постоянными на протяжении ряда поколений у животных и растений» ( Елена Наймарк).

Похоже, эти результаты помогают найти ответ на балансовый аргумент Уильямса, о котором я писал в третьейиз «половых» колонок. Эта проблема заключается в поиске объяснения, почему популяции с половым размножением не вытесняются клональными мутантами, которые размножаются вдвое интенсивнее. Получается, что, по крайней мере в некоторых случаях, клональные линии могут быть уничтожены паразитами. Оптимально приспособившись к определённому генотипу, паразиты могут выкосить всех представителей клона, обладающего этим генотипом, и интенсивность размножения клона не будет иметь в этой ситуации никакого значения: сколько появится особей, столько паразиты и убьют. А о том, почему клоны иногда всё-таки сохраняются, надо будет поговорить позже...