Мы, паразиты, — катализаторы эволюции.

Если люди прибегают к генетическим манипуляциям всего несколько десятилетий, то природа, главная поклонница фэншуй, преобразует геномы живых организмов с момента их появления. И здесь вирусам выпала честь стать избранным инструментом генетических модификаций. Путешественники и сквоттеры, мы наделены противоположными характеристиками, но обе они приводят к геномным инновациям. Включая нашу ДНК в геном клетки-хозяина, мы создаем атмосферу хаоса, сопровождающуюся небольшими изменениями в геноме, последствия которых могут оказаться полезными для наших хозяев.

Бывает и так, что при выходе из генома хозяина вирус захватывает фрагменты его генетического материала. Тут он выступает в роли курьера, доставляя этот материал новому хозяину, который, заразившись вирусом, одновременно приобретет и новые генетические компоненты. Таким образом, вирусы служат гарантами переноса генетической информации от одних видов к другим. Иногда вирус утрачивает способность покидать клетку-хозяина, и его ДНК оказывается встроенной в хозяйский геном. Преимущества такого переноса генетического материала как для хозяина, так и для паразита на первый взгляд неочевидны. Тем не менее паразитической осе, рекламировавшей подобный феномен в главе II, он позволяет выделять во внешнюю среду вирусы, которыми она заражена и чей генетический материал содержит инструкции по образованию токсинов осы. Таким образом, вирус осы, наделенный способностью переносить гены, превращается в помощника хозяина, которому выгодно сохранение своей генетической информации.

Перемещение генетического материала вирусами иногда оставляет отпечатки и приводит к дополнениям и перестройкам в геноме хозяина. Вирусы могут непредсказуемо мутировать, деградировать и задерживаться в геноме хозяина, не способном избавиться от этого генетического мусора. Такие остатки вирусов, зачастую очень древние, передаваемые из поколения в поколение, продолжают накапливать новые модификации, то есть претерпевают генетическую эрозию своей вирусной сущности. Как бы дико это ни звучало, вы и сами своего рода вирусы: установлено, что 8 процентов человеческого генома имеет вирусное, или, точнее, ретровирусное происхождение. Ретровирусы отличаются тем, что их генетическим материалом служит РНК. У них также есть фермент, который после инфицирования клетки-хозяина превращает ее в ДНК генома вируса, встраивающуюся в геном хозяина во множестве копий. В общем, человеческий геном украшают почти 100 000 ретровирусных фрагментов, и совсем недавно появилась новая научная дисциплина, изучающая их историю, — палеовирология.

Этот избыток генетического материала — настоящее молекулярное бремя: ваши клетки, не в состоянии от него отделаться, вынуждены копировать его при делении. Но, подобно человеческим ученым, которые используют вирусные гены в генной инженерии, эволюция манипулирует остатками вирусного генома, что иногда приводит к появлению новых важных функций. Так вышло, что млекопитающие в какой-то степени обязаны остаткам вирусных геномов становлением программы своего эмбрионального развития и, как это ни парадоксально, способностью эмбриона защищаться от потенциальных вирусных инфекций. Большинство млекопитающих позаимствовали вирусные гены, влияющие на иммунитет, чтобы эмбрион не воспринимался иммунной системой как чужеродный трансплантат, подлежащий отторжению и уничтожению.

И наконец, мы особо гордимся нашим вкладом в тесную связь плода с матерью у живородящих видов, в том числе у млекопитающих. У этих животных эмбрион развивается в матке, к внутренней стенке которой плотно прилегает плацента, обеспечивающая обмен веществ между матерью и плодом. Чтобы облегчить получение питательных веществ, плод формирует вокруг себя особую зону — синцитиотрофобласт. Здесь клетки не просто соприкасаются друг с другом, а буквально сливаются, создавая вокруг эмбриона среду, где его собственные клетки встречаются с клетками матери. Для образования этого священного места используются специальные белки, синцитины, способные разжижать мембраны соседних клеток, создавая единое пространство, включающее их ядра. Вирусы обладали этим умением сотни миллионов лет назад, но у далеких предков млекопитающих такой способности не было. Именно древние вирусные инфекции позволили предкам нынешних живородящих воспользоваться свойствами синцитинов для образования синцитиотрофобласта.

Этот процесс проходил параллельно много раз у разных линий млекопитающих и даже у немлекопитающих, например у некоторых ящериц. Хотя большинство ящериц яйцекладущие, около 20 процентов, включая ящерицу мабую, — живородящие и имеют своего рода плаценту. Как и люди, они получили синцитины в подарок от вирусов. Здесь мы наблюдаем феномен эволюционной конвергенции, когда разные виды приобретают схожие черты в ходе независимой эволюции (что произошло, к примеру, с крыльями летучих мышей и птиц — инновационными органами, приобретенными независимым образом, но выполняющими одинаковую функцию). Синцитии вирусного происхождения могут использоваться и по-другому: так, самцы мышей применяют их для построения мышечных волокон, а не для создания плаценты!

Ваше сознание обеспечивается работой мозга и базируется на связях между нейронами, осуществляемых посредством нейромедиаторов. Эти небольшие молекулы секретируются в синапсах, в месте соприкосновения двух нейронов. Передача нейромедиаторов — основа ваших рефлексов, мыслей и восприятия. Но похоже, что долговременная память требует взаимодействия единственных в своем роде нейронов, использующих белок Arc, который, вероятно, имеет ретровирусное происхождение. В клетках нейронов белки Arc находятся в везикулах, внутри которых имеются структуры, очень похожие на маленькие вирусы. Пока непонятно, как это помогает сохранять воспоминания, но, судя по всему, ваши нейроны умеют говорить на языке вирусов, и именно это позволит вам надолго запомнить мои наставления.

Если вклад вирусов в вашу эволюцию вас уже впечатляет, вы, возможно, близки к просветлению, и, чтобы помочь вам достичь нирваны, я коснусь животрепещущей темы — происхождения сексуальности. В предыдущей главе спайник поведал вам, как разнообразны обычаи и предпочтения некоторых организмов, в том числе тех, которые предпочитают размножаться бесполым путем. Оставим в стороне плотский аспект, захвативший воображение спайника, и сосредоточимся на самих понятиях пола и асексуальности. Генетическая информация организма — единственное, что преодолевает пространство и время. Передача потомкам всего своего генетического материала — наиболее эффективный способ полностью использовать эволюционную трансцендентность. Такова логика бесполого размножения. Напротив, секс — это слияние двух неполных геномов для создания организма, который, по сути, не может быть идеальной копией ни одного из своих родителей. Метафизическая загадка, которая терзает умы многих биологов-эволюционистов, заключается в том, почему в ходе эволюции был сделан выбор в пользу секса, хотя он представляется наименее выгодным с точки зрения передачи своего генетического наследия.

Чтобы частично ответить на этот вопрос, мы должны приоткрыть завесу над тайной механизмов эволюции. Долгое время считалось, что давление естественного отбора, формировавшего морфологию и физиологию видов в процессе эволюции, зависит только от окружающей среды. Казалось логичным предположить, что виды все лучше адаптируются к условиям окружающей среды, из поколения в поколение сохраняя и накапливая инновации, благоприятствующие выживанию. Но при этом упускался из виду важнейший элемент: влияние, которое виды оказывают друг на друга в процессе взаимодействия! Мутуализм, эксплуатация, конкуренция — все эти отношения также создают давление эволюционного отбора и чаще всего порождают изменчивую среду, способствующую удивительному феномену — коэволюции. При взаимодействии паразитического вида и его хозяина коэволюция приводит к гонке оборонительного и наступательного вооружения. Каждый лагерь подвергается постоянному давлению эволюционного отбора, сравнимого с постоянно меняющейся средой и ведущего не к отдельным улучшениям, а к усилиям по выживанию и размножению.

В 1973 году эволюционист Ли Ван Вален утверждал, что на протяжении геологических периодов виды регулярно сталкивались с риском вымирания. Он пришел к выводу, что сохранение вида в изменчивой среде возможно только благодаря постоянным адаптивным усилиям. Лучше всех эту эволюционную философию в забавной форме сформулировал британский писатель-абсурдист. В «Алисе в Зазеркалье» (1871) Льюис Кэрролл рассказывает об удивительных приключениях своей любимой героини Алисы. В какой-то момент она во весь дух мчится по дороге, взявшись за руки с Черной Королевой, одним из самых колоритных персонажей в образе шахматной фигуры. Во время этой безумной гонки Алиса с изумлением замечает, что окружающий ландшафт совсем не изменился, и Черная Королева объясняет ей: «Ну, а здесь, знаешь ли, приходится бежать со всех ног, чтобы только остаться на том же месте!»[5] В процессе противостояния хозяина и паразита глобальный адаптивный ландшафт остается неизменным: каждая выгодная адаптация компенсируется адаптивным ответом противника, а если мы перестаем бежать, то обречены на вымирание. Эта философия известна как эффект Черной Королевы и стала мантрой современных эволюционистов. Они считают, что Черная Королева — эволюционный отвлекающий фактор, мешающий видам достичь совершенства. Но эффект Черной Королевы может привести к неожиданным последствиям, в частности в том, что касается сексуальности.

У вида с двумя типами размножения (сексуальным и бесполым) коэволюция хозяина и паразита может обеспечить давление отбора, способствующее сохранению полового размножения. Секс обеспечивает большее генетическое разнообразие по сравнению с бесполым размножением. А перемешивание геномов увеличивает вероятность появления конкурентоспособных версий. Было проведено множество экспериментов — естественных, путем наблюдения за брюхоногими моллюсками, на которых паразитировали двуустки, и лабораторных, когда червячков-нематод подвергали губительному воздействию бактерий-паразитов. Эти исследования показали, что в контексте коэволюции вероятность выживания хозяев зависит от способа размножения, практикуемого на протяжении поколений: в долгосрочной перспективе бесполое размножение не обеспечивает эволюционного преимущества и популяции, размножающиеся половым путем, выживают лучше. Я считаю, что настало время поблагодарить паразитов, сыгравших важную роль в эволюции моделей размножения!

По-видимому, и сами паразиты не прочь поучаствовать в усовершенствовании не только секса, но и способов обольщения. Перед практическим применением Камасутры животное нередко завлекает партнера изысканной раскраской, красивым пением и даже причудливым проходом по подиуму. Но такие формы флирта создают угрозу собственному выживанию. Как увернуться от хищника, если носишь громоздкие украшения? Как избежать истощения пищевых запасов, исполняя бесконечные серенады? Для объяснения таких парадоксальных преимуществ выдвигалось несколько гипотез. И опять-таки важная роль, похоже, здесь отводится паразитам. Некоторые исследователи считают, что энергия, затрачиваемая на приобретение украшений и брачные игры, помогает выявить особей с большой паразитарной нагрузкой. Так же как вы, чтобы не наткнуться на червивый плод, выбираете красивое яблоко с гладкой, неповрежденной кожурой, животное может благоразумно уклониться от инфицированного партнера, чтобы не заразиться и повысить свои шансы на выживание и размножение.

Другая гипотеза, предложенная в конце XX века Уильямом Гамильтоном и Марлен Цук, предлагает видеть в этих чрезмерных атрибутах сексуальности признаки здорового генофонда, в частности устойчивого к паразитам. В самом деле, облачаться во впечатляющие сексуальные доспехи скорее энергозатратно, и особь, которая борется с паразитами, не станет растрачивать на эту мишуру свои ограниченные ресурсы. Выбирая наиболее экипированного партнера, особь, в сущности, желает передать своему потомству возможные противопаразитарные гены. Еще раз поблагодарим паразитов за участие в великой эволюционной игре, позволившей нам любоваться переливчатыми павлиньими перьями или наслаждаться мелодичным пением соловья. Но не обязаны ли мы паразитам и красотой экосистем?