Розділ «13. Довга рука гена»

Треба уважніше поміркувати. Якщо більш товсті мушлі дійсно є кращими для равликів, то чому ті не прагнуть цього самі? Відповідь, мабуть, ховається у царині економіки. Виготовлення мушлі обходиться равлику недешево. Воно вимагає енергії. Воно також вимагає кальцію та інших хімічних речовин, які доводиться виробляти із їжі, яку ще треба роздобути. Всі ці ресурси, якби їх не треба було витрачати на виготовлення речовини мушлі, можна було би витратити на щось інше, наприклад на чисельність потомства. Равлик, який витрачає багато ресурсів на виготовлення значно товстішої мушлі, дбає про власну безпеку. Але якою ціною? Він може жити довше, але буде менш успішним у розмноженні й, можливо, не зуміє передати свої гени наступним поколінням. Серед генів, які не зможуть перейти далі, будуть також гени виготовлення більш товстої мушлі. Іншими словами, недоліки надто тонкої мушлі лише більш очевидні, але, загалом, вони такі самі, що й у товстішої. Відповідно, коли трематоди змушують равлика виробляти більш товсту мушлю, вони не роблять йому послугу, якщо тільки не беруть на себе економічні витрати на потовщення мушлі. А ми можемо сміливо битися об заклад, що вони не настільки щедрі. Трематоди мають на равлика певний прихований хімічний вплив, що змушує його відступати від його власної «улюбленої» товщини мушлі. Можливо, це й продовжує життя його організмові, але таки не сприяє його генам.

Що з того трематодам? Чому вони це роблять? Моя гіпотеза є такою. За інших рівних умов, виживання організму равлика вигідне генам як самого равлика, так і трематодам. Але виживання — це не те саме, що розмноження, і тут, схоже, комусь доводиться поступатися. Тоді як гени равлика виграють від його розмноження, гени трематод — ні. Це відбувається тому, що будь-які трематоди зовсім не сподіваються, що їх гени житимуть в потомстві її нинішнього господаря. Хоча могло би так статися, але там цілком можуть опинитися й гени будь-яких конкурентних трематод. Враховуючи, що довговічність равлика має бути досягнена коштом певних втрат для його репродуктивного успіху, гени трематод «раді» змусити равлика заплатити цю ціну, оскільки зовсім не зацікавлені в його розмноженні. Гени ж равлика не втішає перспектива заплатити цю ціну, оскільки їхнє довгострокове майбутнє залежить від його розмноження. Тому я вважаю, що гени трематод здійснюють вплив на клітини, які відповідають за вироблення мушлі равлика, і це приносить користь їм самим, але дається взнаки генам равлика. Цю теорію цілком можна перевірити, хоча поки що ніхто цим не займався.

Ось ми й підійшли до узагальнення того, що дає нам приклад волохокрильців. Якщо я правий щодо дій генів трематод, то з цього випливає, що можна з цілковитою впевненістю говорити про їхній вплив на організм равлика, в тому самому сенсі, як і про вплив на нього генів самого равлика. Схоже на те, що гени виходять за межі свого «власного» організму та маніпулюють навколишнім світом. Як і стосовно волохокрильців, подібні міркування можуть здаватися генетикам надто надуманими. Вони звикли до того, що вплив генів обмежується організмом, у якому ті перебувають. Але, знову, як і з волохокрильцями, близький погляд на те, що генетики взагалі мають на увазі під «ефектами» генів, показує, що нічого складного тут немає. Треба лише усвідомити, що видозміна мушлі равлика — це адаптація, спричинена трематодами. Якщо це так, то вона має бути викликана дарвінівським добором генів трематод. Ми продемонстрували, що фенотипові ефекти гена можуть поширюватись не лише на неживі об’єкти, такі як камінці, але й на «інші» живі організми.

Історія равликів та трематод — це лише початок. Паразити всіх типів здавна відомі на диво підступними впливами на своїх господарів. Один із видів мікроскопічних найпростіших паразитів під назвою нозема, який заражає личинку борошняного хрущака, «відкрив» для себе спосіб вироблення хімічної речовини, дуже специфічної до цього жука. Подібно до інших комах, борошняні хрущаки виробляють так званий ювенільний гормон, який не дає личинці переходити до наступної стадії розвитку. Зазвичай перехід від личинки до дорослої особини стається від того, що личинка припиняє виробляти ювенільний гормон. Паразит нозема досяг успіху в синтезі близького хімічного аналога цієї речовини. Мільйони нозем збираються разом з метою масового виробництва ювенільного гормону в організмі личинки, таким чином заважаючи її перетворенню на дорослого жука. Натомість личинка продовжує рости, набуваючи велетенських розмірів та вдвічі більшої ваги, ніж звичайний дорослий жук. Нічого доброго для поширення генів хрущака, але справжній рай для паразита. Гігантизм личинки насамперед і є прикладом розширеного фенотипового ефекту генів найпростіших.

А ось іще один приклад, здатний викликати ще більшу фрейдистську тривогу, ніж жуки з синдромом Пітера Пена, — паразитична кастрація! На крабах паразитує створіння під назвою сакуліна. Це рід вусоногих ракоподібних, хоча, дивлячись на нього, можна подумати, що перед вами якась паразитична рослина. Немов маючи кореневу систему, цей паразит глибоко потрапляє в тканини бідолашного краба та висмоктує з його тіла поживні речовини. Мабуть, не випадково, що одними з перших органів, які він вражає, є яєчка або яєчники краба — беручися за них, необхідні для виживання органи він залишає на потім. До того ж паразит надзвичайно ефективно каструє краба. Подібно до розжирілого вола, кастрований краб скеровує енергію та ресурси не на розмноження, а на свій власний організм, тим самим щедро годуючи паразита. Ситуація дуже схожа на приклади з ноземою та борошняним хрущаком, а також трематодами та равликом. В усіх трьох прикладах зміни в організмі господаря, якщо ми приймаємо, що вони є дарвінівськими адаптаціями на користь паразита, слід вважати розширеними фенотиповими ефектами генів паразита. Таким чином, гени виходять за межі своїх «власних» організмів, впливаючи на фенотипи інших організмів.

Інтереси генів паразита та господаря можуть значно збігатись. З погляду егоїстичного гена, «паразитами» в організмі равлика можна вважати як гени трематод, так і гени самого равлика. І ті, й інші виграють від того, що оточені однією захисною мушлею, хоча вони й не дійшли згоди щодо того, яка товщина мушлі їм «більше подобається». Це розходження виникає, по суті, з того факту, що їхні способи залишити організм равлика та потрапити до іншого є різними. Для генів равлика такий перехід відбувається за допомогою равликових сперматозоїдів чи яйцеклітин. Для генів трематод все інакше. Не вдаючись у подробиці (вони дещо обтяжливі), зазначимо лише саму суть: вона полягає в тому, що гени трематод не залишають організм равлика в його сперматозоїдах чи яйцеклітинах.

Я вважаю, що найважливіше, що треба знати про будь-якого паразита, це чи передаються його гени майбутнім поколінням через ті самі носії, що й гени господаря? Якщо ні, то я би сказав, що вони так або інак шкодитимуть своєму господареві. А от якщо так, то паразит робитиме все можливе, аби сприяти господареві не лише вижити, але й розмножитись. У процесі еволюції він вже не буде паразитом, співпрацюватиме з господарем, а згодом розчиниться в тканинах господаря та вже не вирізнятиметься як паразит. Можливо навіть, як я припускав у 10-му розділі, що наші клітини вже далеко зайшли на цьому еволюційному шляху: ми всі є реліктами давнього злиття паразитів.

Погляньте на те, що може статися, коли гени паразита та гени господаря мають спільні шляхи виходу з організму, в якому вони перебувають. На жуках-короїдах (з виду Xyleborus ferrugineus) паразитують бактерії, що не лише живуть у тілі їхнього господаря, але й використовують його яйця як засіб пересування до нового господаря. Тому гени таких паразитів зазвичай виграють від майже тих самих майбутніх обставин, що й гени їхнього господаря. Можна очікувати, що два набори генів (паразита й господаря) «об’єднаються» з тих самих причин, з яких зазвичай об’єднуються всі гени одного окремого організму. І неважливо, що одні з них є «генами жука», тоді як інші — «генами бактерії». Обидва набори генів «зацікавлені» у виживанні жуків та поширенні яєць жуків, оскільки вони обидва «вважають» їх своєю перепусткою в майбутнє. Таким чином гени бактерій мають спільну долю з генами свого господаря, а тому, на мою думку, слід очікувати співпраці бактерій з їхніми жуками в усіх аспектах життя.

Виявляється, що «співпраця» — це ще вельми тактовно сказано. Послуга, яку вони надають жукам, навряд чи могла бути більш інтимною. Так сталося, що ці жуки гаплодиплоїдні, подібно до бджіл та мурах (див. 10-й розділ). Якщо яйце запліднюється самцем, з нього завжди розвивається самиця. З незаплідненого яйця розвивається самець. Іншими словами, самці не мають батька. Яйця, що дають їм життя, розвиваються спонтанно, без проникнення сперматозоїда. Але, на відміну від яєць бджіл та мурах, в яйця жуків-короїдів обов’язково має щось потрапити. Саме тут і виходять на кін бактерії. Вони активують незапліднені яйця, провокуючи їх на розвиток самців жуків. Ці бактерії, безумовно, є якраз тим різновидом паразитів, які, на мою думку, перейшли від паразитизму до мутуалізму саме тому, що вони передаються наступним поколінням в яйцях господаря разом із його «власними» генами. Врешті їхні «власні» організми, мабуть, зникнуть, повністю злившися із організмом «господаря».

Показовий широкий спектр відносин між паразитом та господарем сьогодні ще можна натрапити серед видів гідри — дрібних малорухомих тварин зі мацачками, схожих на прісноводних актиній. В їхніх тканинах часто паразитують водорості. У видів Hydra vulgaris та Hydra attenuata водорості є справжніми паразитами, збудниками хвороб. З іншого боку, у виду Chlorohydra viridissima водорості нездатні існувати поза тканинами гідри і роблять корисний внесок до їхнього добробуту, забезпечуючи їх киснем. А тепер цікавий момент. Як і слід було очікувати, у Chlorohydra водорості передаються наступним поколінням за допомогою яєць гідри. У інших двох видів цього не відбувається. Інтереси генів водорості та генів Chlorohydra збігаються. І ті, й інші зацікавлені в тому, щоби максимально збільшити виробництво яєць Chlorohydra. А от гени інших двох видів гідри не «миряться» з генами їхніх водоростей. Принаймні, не тією самою мірою. Обидва набори генів можуть бути зацікавлені у виживанні організмів гідри. Але про розмноження гідри дбають лише її власні гени. А отже, водорості поводяться як шкідливі паразити, а не еволюціонують у напрямку безпечної співпраці. Ключовим моментом, який варто запам’ятати, тут є те, що паразит, чиї гени прагнуть тієї самої долі, що й гени його господаря, поділяє всі інтереси свого господаря та зрештою припиняє поводитися паразитично.

«Та сама доля» тут означає майбутнє покоління. Гени гідри та водорості, гени жука та бактерії можуть потрапити до майбутнього лише за допомогою яєць господаря. Тому, якими б не були «розрахунки» генів паразита щодо оптимальної стратегії, в будь-якій сфері життя вони неминуче точно або майже точно збігатимуться з подібними «розрахунками» оптимальної стратегії генів господаря. Щоправда, коли йшлося про равлика та його паразитів-трематод, ми з’ясували, що бажана для них товщина мушлі буде різною. А от що стосується жука-короїда та його бактерії, господар та паразит дійдуть згоди щодо бажаної довжини крил та всіх інших особливостей будови організму жука. Ми можемо передбачити це, навіть не знаючи точно якихось деталей використання жуками їхніх крил або чогось іншого. Це можна передбачити завдяки лише розмірковуванням про те, що і гени жука, і гени бактерії зважаться на все, аби досягти того самого майбутнього — сприятливого для поширення яєць жука.

Зважмо цей аргумент остаточно та застосуймо його до нормальних «власних» генів. Наші власні гени співпрацюють між собою не тому, що вони є нашими власними, а тому, що вони мають спільні засоби пересування — сперматозоїди чи яйцеклітини — до майбутнього. Якби якісь гени організму (наприклад, людини) зуміли відкрити спосіб свого поширення, що був би незалежний від загальновизнаного маршруту сперматозоїдів чи яйцеклітин, то скористалися б ним та почали співпрацювати меншою мірою. Адже тоді їм став би вигідним інший набір майбутніх властивостей, зумовлений іншими генами організму. Ми вже бачили приклади генів, які схиляють мейоз на свою власну користь. Можливо, існують також гени, які цілковито порвали з «належними каналами» сперматозоїдів/яйцеклітин та проклали нові кружні шляхи.

Деякі фрагменти ДНК не входять до складу хромосом, а вільно дрейфують та множаться у рідкому вмісті клітин, особливо бактеріальних. Вони мають різні назви, наприклад віроїди, або плазміди. Плазміда є навіть меншою за вірус і зазвичай складається лише з кількох генів. Деякі плазміди здатні на безшовний сплайсинг (зрощення) з хромосомою. Причому місце такого зрощення виходить настільки гладеньким, що не лишається жодного знаку: плазміду неможливо відрізнити від будь-якої іншої частини хромосоми. А потім ті самі плазміди можуть вирізатись із хромосоми знову. Така здатність ДНК вирізатись та зрощуватись, застрибувати на хромосому та зістрибувати з неї знову і знову є одним із найбільш вражаючих фактів, що стали відомими з часу виходу першого видання цієї книги. Загалом, останні свідчення щодо плазмід можна вважати вагомим підтвердженням міркувань із 10-го розділу (які тоді виглядали дещо надуманими). Певним чином насправді не важливо, походять ці фрагменти від потрапляння в організм паразитів чи звільнення бунтівників. Скоріш за все, їхня поведінка буде однаковою. Аби обґрунтувати мою думку, розгляньмо якийсь вивільнений фрагмент.

Уявіть собі бунтівний ланцюжок людської ДНК, здатний вищеплюватися з хромосоми, який вільно дрейфує у клітині, мабуть, множачи свої копії, а потім зрощуючись із іншою хромосомою. Якими незвичними альтернативними шляхами в майбутнє може скористатися такий бунтівний реплікатор? Ми постійно втрачаємо клітини нашої шкіри, тому з цих злущених клітин складається значна частина пилу в наших будинках. Схоже на те, що ми весь час дихаємо клітинами одне одного. Якщо провести нігтем по внутрішньому боці щоки, на ньому залишаться сотні живих клітин. Поцілунки та пестощі закоханих супроводжуються обміном між ними тисячами клітин. Так от, бунтівний ланцюжок ДНК може скористатися будь-якою з цих клітин. Якби гени зуміли відкрити хоч якийсь оригінальний шлях до іншого організму (паралельно або замість звичного шляху через сперматозоїди та яйцеклітини), можна було б очікувати, що природний добір сприятиме їхньому опортунізму та покращуватиме його. Що ж до конкретних методів, якими вони можуть скористатись, то немає жодних причин, чому ті мають хоч якось відрізнятися від махінацій (абсолютно передбачуваних для прихильників теорії егоїстичного гена/розширеного фенотипу) вірусів.

При застуді або кашлі ми зазвичай вважаємо симптоми наслідками дії вірусу. Але іноді більше схоже на те, що їх навмисно спричиняє вірусо, аби полегшити собі перехід від одного господаря до іншого. Не задовольняючись тим, що його лише видихають у атмосферу, вірус змушує нас вибухати чханням або кашлем. Вірус сказу передається зі слиною, коли одна тварина кусає іншу. Одним із симптомів цієї хвороби у собак є те, що зазвичай лагідна та доброзичлива тварина піниться і люто кусається. Жахає також те, що замість триматися дому, не відбігаючи від нього більш, ніж на кілометр, як поводяться усі нормальні собаки, пес раптом подається світ за очі, поширюючи вірус. Навіть колись висунули припущення, що добре знаний симптом гідрофобії спонукає собаку струшувати з пащі піну, а з нею й вірус. Я не чув про жодні прямі докази, що хвороби, які передаються статевим шляхом, підвищують лібідо стражденних, але гадаю, що це питання варто було б дослідити. Знаю лише, що як мінімум один афродизіак (шпанська мушка) діє, викликаючи свербіж… а змушувати людей чухатися — це саме те, до чого віруси добре здатні.

Порівнявши бунтівну людську ДНК з паразитичними вірусами, що проникають до організму, виявляємо, що насправді між ними немає жодної суттєвої різниці. По суті, віруси цілком можуть виникати як сукупності вивільнених генів. Якщо ми хочемо виявити якусь відмінність, то шукати її слід між генами, що передаються від одного організму до іншого у звичний спосіб через сперматозоїди чи яйцеклітини, а також генами, що передаються від одного організму до іншого незвичайними, «сторонніми» шляхами. Обидва ці класи можуть мають у собі гени, що виникають як «власні» хромосомні гени. А також обидва класи можуть містити гени, що проникають ззовні, немов паразити. А може, як я припускав у 10-му розділі, всі «власні» хромосомні гени слід вважати навзаєм паразитичними щодо себе. Суттєва різниця між моїми двома класами генів полягає в дивергентних обставинах, з яких вони починають свій шлях у майбутнє. Ген вірусу застуди та ген, вивільнений із людської хромосоми, дійшли згоди між собою, «забажавши», щоби їхній господар чхав. Звичайний хромосомний ген та вірус, що передається статевим шляхом, згодні між собою, щоби їхній господар мав статеві відносини. Існує цікава думка, що обидва типи генів хотіли би, щоби їхній господар був статево привабливим. Більш того, звичайний хромосомний ген та вірус, що передається всередині статевих клітин, спільно бажають того, щоби їхній господар досяг успіху не лише в залицянні, а в усіх докладних аспектах свого життя, — йдеться про турботливого, люблячого батька (мати) та навіть дідуся (бабусю).

Волохокрильці живуть у своєму будиночку, а паразити, що про них я говорив досі, живуть у своїх господарях. Отже, гени фізично близькі до своїх розширених фенотипових ефектів — настільки, наскільки гени зазвичай близькі до своїх звичайних фенотипів. Але гени можуть діяти й на відстані; розширені фенотипи можуть сягати далеко. Один із найбільш далекосяжних, що спадають мені на думку, охоплює цілу загату. Подібно до тенет павука чи хатки волохокрильців, загата бобра належить до справжніх див світу. Не зовсім зрозуміло, в чому полягає її мета за Дарвіном, але вона, безперечно, повинна її мати, адже бобри витрачають на її будівництво дуже багато часу та енергії. Запруда, яку утворює загата, мабуть, служить для захисту хатки бобрів від хижаків. Вона також забезпечує зручний водний шлях для пересування та транспортування колод. Бобри використовують затоплену місцину з тією самою метою, що й канадські деревообробні компанії використовують річки, а торговці вугіллям XVIII століття використовували судноплавні канали. Зрештою, про які б переваги не йшлося, боброва загата є помітною та характерною деталлю ландшафту. Вона є частиною фенотипу, не менше, ніж боброві зуби та хвіст, причому еволюціонувала вона під впливом дарвінівського добору. Для роботи ж дарвінівського добору потрібна наявність генетичної мінливості. Цього разу вибір відбувався, мабуть, між доброю та дещо гіршою загатою. Добір сприяв генам того бобра, що докладався до будівництва гарних загат для транспортування дерев, так само, як він сприяв генам хороших зубів, що валили ці дерева. Боброві загати є розширеними фенотиповими ефектами генів бобра, і їхня довжина може сягати кількох сотень метрів. Таки довга рука, нічого не вдієш!

Паразити теж необов’язково мають жити всередині своїх господарів — їхні гени можуть виявляти себе у господарях на відстані. Не йдеться про те, що зозуленята живуть у тілі вільшанки чи очеретянки, вони не смокчуть їхню кров і не поїдають їхні тканини, але ми без жодних вагань називаємо їх паразитами. Адаптації зозуль для маніпуляції поведінкою прийомних батьків можна розглядали як дистанційний розширений фенотиповий вплив генів зозулі.

Не складно збагнути прийомних батьків, яких обманом змусили висиджувати зозулячі яйця. Навіть людей, які заробляють собі на хліб, збираючи яйця, теж вводила в оману надзвичайна схожість зозулячих яєць зі, скажімо, яйцями лучного щеврика чи очеретянки (різні раси самиць зозулі спеціалізуються на інших видах господарів). Складніше зрозуміти подальшу поведінку прийомних батьків стосовно зозуленят, що вже майже здатні літати. Річ у тім, що зозулі зазвичай значно більші, а інколи гротескно більші за своїх «батьків». Переді мною лежить фотографія дорослої тинівки, такої маленької порівняно з її величезним прийомним дитям, що їй доводиться вилазити на його спину, аби погодувати. Це аж ніяк не здатне викликати симпатію до господаря гнізда. Ми дивуємось його нерозсудливості, його легковірності. Адже й останній дурень переконався б, що із цим дитям щось не гаразд.

Я маю думку, що зозуленята, мабуть, не просто «дурять» своїх господарів, прикидаючися кимось, ким вони насправді не є. Схоже на те, що вони впливають на нервову систему господаря приблизно так само, як певний наркотик, що викликає звикання. Це здатне викликати співчуття навіть у тих, хто ніколи не мав справи з наркотиками. Чоловік може відчувати збудження, аж до ерекції, розглядаючи фото жіночого тіла. Він аж ніяк не плекає такої думки, що схема чорнильних ліній — то справжня жінка. Він знає, що бачить лиш зображення на папері, однак його нервова система реагує на це зображення так само, як могла би реагувати на справжню жінку. Ми можемо вважати принади конкретного представника протилежної статі непереборними, навіть попри те, що внутрішній голос попереджає, що стосунки із цією людиною не становлять тривалого інтересу в нікого з нас. Те саме може стосуватися нездоланного потягу до нездорової їжі. Тинівка ж, мабуть, узагалі не має жодної гадки про те, що становить її довгострокові інтереси, а що ні, тому її ще легше виправдати з огляду на те, що її нервова система може вважати певні види подразників непереборними.