Два года назад эта гипотетическая картина эволюции Y-хромосомы была блестяще подтверждена исследованиями Дэйвида Пейджа из Уайтхедского института в Массачусетсе. Пейдж со своим коллегой Ланом измерили количество различий, накопившихся (в силу мутаций) в нерекомбинирующихся частях Y-хромосомы. Было выделено четыре участка с резко различающимся количеством изменений.
Зная среднюю частоту мутаций, можно определить, когда перестал рекомбинироваться каждый из этих участков. Оказалось, что участок, ближайший к гену SRY, утратил способность к рекомбинации раньше всего, примерно 240 – 320 миллионов лет назад, вскоре после того, как появились первые млекопитающие (а стало быть, и сам ген SRY). Природа сразу же позаботилась о том, чтобы этот ген не исчез. Далее этот процесс происходил несколькими скачками: примерно 150, 100 и 40 миллионов лет назад. Причина поэтапной утраты способности к рекомбинации, да и сам механизм этой утраты пока еще остаются загадкой.
Появление гена SRY, а с ним и полового размножения, было своего рода «великой сексуальной революцией» и, как всякая революция, имело не только желанные, но и нежелательные последствия. Позитивные новшества состояли прежде всего в невероятно расширившейся (благодаря рекомбинациям) возможности разнообразить генетические сочетания, что, как уже говорилось, повышает шансы организмов на выживание в меняющихся условиях. Вдобавок почти полная утрата способности к рекомбинации сделала мужскую хромосому хорошо защищенным убежищем для генов, необходимых для самцов, например генов яркой окраски (которая привлекает не только партнерш, но и хищников, следовательно, ее наличие выгодно лишь одному полу).
Но при этом проявились минусы. В отсутствие рекомбинационного перемешивания генов в Y-хромосоме накапливались неустраненные мутации, по большей части (как всякие случайные мутации) вредные; пораженные гены «отмирали», и мужская хромосома становилась все короче и короче. Несмотря на попытки защититься путем создания множества копий.
И стало быть, игрек-хромосома когда-нибудь вообще исчезнет? Дополнительную надежду на ее сохранение вселяет недавнее открытие Амоса и Харвуда, которые обнаружили высокую мутабильность гена SRY. Оказалось, что он практически одинаков у всех людей, но в десять раз более различен у людей и обезьян, чем все другие их гены. Иными словами, это самый консервативный ген внутри вида и самый динамичный между видами.
Последнее (как говорят англичане, по счету, но не по важности) воздействие «великой сексуальной революции» сказалось уже на Х-хромосоме. В любой паре обычных хромосом оба парных гена производят один и тот же белок, но с появлением особой, омертвевшей и короткой Y-хромосомы у большинства генов Х-хромосомы исчезли пары, и поэтому они вынуждены были начать работать за двоих, чтобы обеспечить клетку своими белками. Но в случае удвоения Х-хромосом в клетке образуется вредный излишек этих белков!
Перечисление всех хитроумных механизмов, возникших для решения этой проблемы, заняло бы слишком много места, но о том, как это делается у людей, стоит все-таки сказать. У нас в клетках женского организма происходит инактивация всех тех геноводной из X-хромосом, которые не имеют пары на Y-хромосоме. В ходе эмбрионального развития эта хромосома (какая именно из двух, отцовская или материнская, – дело случая) на всех нужных участках покрывается особым инактивирующим белком Xist или сжимается «пеленкой» белка-гистона так туго, что не может работать. Как при этом они распознаются – и подавляются, – еще одна не разгаданная пока загадка.
Чудес и загадок в этой истории еще столько, что хватило бы и на две рубрики, но сейчас приходится повторить вслед за Шахразадой, что «время истекло, и пора прервать дозволенные речи».
Два пола? Бывает, но редко.
В мире живой природы священное понятие «мужчина и женщина» теряет всякий смысл. Некоторые грибы имеют четыре и даже восемь полов, комбинирование которых увеличивает разнообразие вида. Ржавчинные грибы, напротив, бесполы, ибо в половом процессе не нуждаются вовсе: разнообразие обеспечивается невероятно быстрым мутационным процессом. У растений пол глубоко запрятан: даже пресловутые тычинки и пестики, по сути, бесполые спорофиллы, и только крохотные гаметофиты (пыльцевое зерно и зародышевый мешок) являются настоящими аналогами «самца» и «самки», порождающими половые клетки.
В царстве животных – свои причуды. Начнем с того, что многие уподобляются картофелинам, прекрасно обходясь одним бесполым размножением: новые организмы берут начало от фрагментов старого (как у червей, иглокожих) или от почек (так образуются колонии стрекающих, мшанок). В принципе, это естественное клонирование.
Еще одна форма, не требующая участия двух полов, – партеногенез, буквально «непорочное зачатие» (греч. parthenos – дева), когда из неоплодотворенных яиц образуются зиготы. Так размножаются коловратки или ракообразные. Партеногенез обычен среди насекомых. Например, у множества видов палочников вообще нет самцов – что делает близкие виды совершенно изолированными. Случается, что вид (такой, как жук-слоник Otiorrhynchiis) имеет репродуктивные расы: обоеполую и состоящую из одних лишь самок. При этом самцы обоеполой расы не скрещиваются с «амазонками», находя их непривлекательными. Полагают, что самцы в таких расах утеряны навсегда в ходе недавней эволюции. Подобная ситуация наблюдается и у многих рыб, в том числе самых обычных (например, у серебристого карася, родственника золотой рыбки). Недавно были открыты виды-двойники, различающиеся (иногда очень сильно) набором хромосом. Оказалось, что один из «двойников» может состоять сплошь из самок, партеногенез которых стимулируется… молоками другого «вида-двойника» или даже совершенно иных видов рыб.
Другая, необычная для наших консервативных взглядов форма размножения – гермафродитизм. В одном организме есть и мужские, и женские половые ткани – гонады: хочешь, оплодотворяй себя сам, хочешь – отвечай двукратной взаимностью такому же двуединому партнеру. Всем известные гермафродиты – виноградные улитки. При встрече они возбуждают друг друга особой «стрелой любви» – известковой иголочкой, которая вонзается в тело партнера и растворяется там (возможно, соками страсти), приводя нервную систему в состояние должной возбужденности. А среди ракообразных класса Malacostraca находятся и такие, кто за свою жизнь успевают побывать и самцом и самкой несколько раз.
Что касается классических «он и она», то и здесь найдутся всевозможные завихрения. У многих червеобразных животных самцы паразитируют на самке, болтаясь, словно некий придаток, «мужское место». Особенно часто это наблюдается у паразитов – отпадает необходимость искать «вторую половину» в дебрях организма хозяина. Самца в таком случае можно охарактеризовать как «паразита в квадрате». Факты – суровая вещь: на древе жизни самцам чаше выпадает второстепенная роль оплодотворителей, плавающих мешков со спермой (как у коловраток), эмбрионов-семяпроизводителей (как у кольчатых червей Dinophilius – выживают и вылупляются из кокона только самки), либо упаковки для сперматофора плюс свадебного угощения (как у богомолов или пауков – съедают невесты ухажеров, лишь бы напитать свои яичники). Впрочем, и самка иногда становится придатком репродуктивной системы: у некоторых паразитических нематод яичник выворачивается из полости тела наружу и растет, растет, пока не перерастает самку в… сотни раз. Примерно так устроена и «царица» термита: по сути, это громадный яичник с головой, откуда, как с конвейера, каждую минуту может сходить до 30 яиц (а за десятилетнюю жизнь набегает сотня миллионов).