Организм унаследовал от своих родителей измененную программу. Изменение возникло в половых клетках родителей. Сами они благоденствовали, и только в одной из множества их клеток произошло роковое событие. Все команды, подаваемые хромосомами, за исключением одной, означают — жизнь. Одна команда стала звучать по-новому. Это звучание означает смерть.
Такая мутация называется летальной: смертоносной. Хромосома, несущая летальную мутацию, не потеряла способности к самовоспроизведению, но организм, унаследовав ее, утратил способность жить.
Новые мутации — новые возможности для их обладателей: выгодные взаимоотношения со средой, спасительные убежища, недоступная прежде пища. Но чем больше мутаций, тем больше шансов, что одна из них окажется летальной: тем больше угроза гибели.
Извечный конфликт вреда и пользы, устойчивости наследственной информации и пластичности! Извечный камень на распутье дорог с грозной надписью, сулящей беду при любом повороте. Либо тебя обгонят в соревновании за приспособляемость более пластичные собратья, и ты сгинешь с лица земли, либо часть твоей рати умрет, унаследовав гибельную мутацию от своих пластичных предков, — так гласит надпись на глыбе гранита, и жизнь стоит у развилки дорог с поникшей головой.
Но так ли безнадежен конфликт? Нужен компромисс, и в лице всех видов, устоявших перед испытаниями эволюции, жизнь находит выход.
Выход этот таков: пусть мутаций будет много. Можно сочетать высокую пластичность организма с устойчивостью его наследственной информации, если обезвредить вредные мутации, а полезные сделать еще более полезными. Что же, возможно это? Оказывается, да.
Мутация действует наподобие яда. Но разбавленный яд — стрихнин, мышьяк и какой там еще — врачи дают в качестве лекарства при упадке сил.
Как превратить летальную мутацию из орудия смерти в тонизирующее средство? Нужно разбавить ее яд, подавить ее вредное действие и дать выявиться ее полезным проявлениям. Для этого организмы прибегли к удвоению хромосом. Одиночный набор хромосом (вместе с учеными всего мира мы будем называть его гаплиодным) несет всю наследственную программу. Многие одноклеточные: сине-зеленые водоросли, бактерии — все те, кто размножается бесполым путем, — имеют гаплоидный набор хромосом.
Для одноклеточных гибель одного из ратников в битве с хаосом с лихвой перекрывается скоростью размножения всей рати. Летальная мутация убивает ту самую особь, у которой она возникла, передана потомству такая мутация быть не может.
У организмов, тело которых состоит из множества клеток, дело обстоит совершенно иначе. Вероятность гибели возрастает пропорционально числу клеток, входящих в состав многоклеточного организма. Многоклеточный организм с гаплоидным (одиночным) числом хромосом в каждой клетке не мог бы существовать… Гаплоидность и многоклеточность не уживаются друг с другом: они несовместимы, так как не могут сочетать устойчивость наследственной информации и пластичность.
Этого сочетания смогли достигнуть только существа с двойным набором хромосом. (Опять же вместе с учеными всего мира двойной набор хромосом мы будем называть диплоидным, а если наборов окажется больше, чем два, мы будем говорить о триплоидном, тетраплоидном и, наконец, полиплоидном наборах.)
Переход от одиночного к двойному набору мог произойти по-разному: либо два гаплоидных одноклеточных организма слились и стали воспроизводить себя как одна клетка, либо гаплоидное ядро клетки разделилось на два, а клетка сама не разделилась.
Преимущества двойного набора должны были сказаться немедленно. Действие мутации в одной из пары одинаковых хромосом (мы назовем их гомологичными) теперь может быть ослаблено или полностью подавлено неизменившимся геном в другой хромосоме. Нормальный ген — буфер, нейтрализующий яд или превращающий яд в тонизирующее средство[38].
Опасность вредных мутаций для многоклеточного организма теперь резко упала: ведь ничтожно мала вероятность того, что оба гена в парных хромосомах окажутся измененными — одинаково и в один и тот же момент.
Хорошо? Хорошо, да не очень. Снизить опасность от мутации — значит подавить ее действие, как бы выключить ее из жизни клетки. Но с этим связан и вред: испытание, опробование новых мутаций теперь невозможно, и вместе с вредными мутациями могут быть подавлены и полезные. Эволюционная пластичность у организмов с двумя наборами хромосом уменьшилась.
38
Способность одного гена подавлять действие своего мутантного собрата называют доминированием, а сам ген-подавитель — доминантным. Способность гена превращать яд в тонизирующее средство называют сверхдоминированием. А тот ген, сигналам которого организм перестал подчиняться, называют рецессивным. И если вы уже набрались терпения (а вы могли набраться его только благодаря миллионам мутаций, накопленных вашими предками за миллионы лет), то вот вам еще два термина. Организм, имеющий оба гомологичных гена в одинаковом состоянии, называют гомозиготным, а организм, у которого парные гены различаются, — гетерозиготным. Понятия эти применимы только к организму, в клетках которого больше одного набора хромосом; по крайней мере два. Чтобы называться гомозиготным или гетерозиготным, нужно было пройти немалый отрезок по пути прогресса.