Гены, эгоизм и сила сотрудничества: Эволюция как командная игра - Джонатан Силвертаун Страница 6

Анархист Петр Кропоткин, знай он о принципе, лежащем в устройстве пиратских сообществ, вне всякого сомнения, охарактеризовал бы его как «взаимопомощь». На примере торговых и пиратских судов мы видим два совершенно разных способа добиться того уровня сотрудничества, который необходим для успешного выживания в море: принуждение или общность интересов. Удивительно, пожалуй, то, что именно пираты выбирали путь единой цели и взаимной выгоды.

Пираты со своим отбоем в восемь вечера – еще не самые опасные «командные» хищники в открытом море. Этот титул по праву принадлежит другому хищнику: особи этого вида тоже склонны объединяться в «злонамеренно сплоченные» коллективы. Речь о португальском кораблике. Внешне это существо напоминает медузу, но относится не к ним, а к родственному медузам отряду сифонофор. Сифонофоры – это не столько отдельные организмы, сколько колонии или плавучие поселения специализированных организмов, именуемых зооидами, общим предком которых был один-единственный основатель колонии. Зооидов сплачивает не пиратский кодекс, а общие гены, но в остальном сходство поразительное.

Колонию венчает особый модифицированный зооид: заполненный газом пузырь, удерживающий всех на плаву[35]. На пузыре красуется высокий тонкий прозрачный гребень с фиолетовой каймой – настоящий парус, под которым колония рассекает волны. Любопытно, что если у людей есть ведущая рука, то и у португальских корабликов имеется некое подобие «рукости»: у половины парус развернут вправо, у половины – влево, и этот признак закладывается еще на ранних стадиях эмбрионального развития. Ветер гонит «левшей» и «правшей» в противоположных направлениях. К нижней части пузыря (пнефматофора), расположенного над поверхностью воды, крепятся другие специализированные зооиды.

Среди них есть гастрозооиды, у которых имеется рот: они вырабатывают пищеварительные ферменты. Самостоятельно добывать пищу они не способны – эту задачу берут на себя ловчие зооиды (дактилозооиды), вооруженные длинными (до 30 м!) щупальцами. Щупальца, можно сказать, нашпигованы стрекательными клетками: коснувшись рыбы или другой мягкотелой жертвы, они парализуют ее посредством особого токсина. А затем, сокращаясь, как пружина, подтягивают добычу к поверхности – прямо ко ртам изголодавшихся гастрозооидов. В момент захвата добычи гастрозооиды начинают извиваться, разевая рты, словно ненасытные змеи Горгоны Медузы. Один ученый описал, как 50 гастрозооидов облепили рыбу длиной в 10 см и заглотили ее. Ферменты, выделяемые гастрозооидами, быстро превращают пойманную добычу в питательный «суп», который изливается в общую полость, где все зооиды колонии могут разделить трапезу.

Размножение у португальского кораблика – тоже делегированная функция. Она возложена на особых репродуктивных зооидов (гонофор), производящих сперму или яйцеклетки (в зависимости от пола колонии). Эти зооиды собраны в структуру (гонодендрон), которую, если провести аналогию с космическим кораблем, можно было бы назвать «посадочным модулем». Созрев, такой «модуль» действительно отделяется от колонии. Но репродуктивные зооиды не единственные его пассажиры. Там же располагаются маленькие щупальценосные зооиды, некоторое количество прожорливых гастрозооидов, нектофоры, двигатели гонодендрона (медузоиды, которые, сокращаясь, создают ток воды) и несколько студенистых полипов. Никто толком не знает, за что отвечают эти полипы, – но ведь в любой большой команде у кого-то есть такая загадочная роль, верно? Если бы мы, на манер пиратов, решили составить кодекс для португальского кораблика, он выглядел бы примерно так:

1. Куда дует ветер – туда и плывем; налево или направо – решает Капитан Пузырь.

2. Все зооиды – равноправные совладельцы генома.

3. Вся добыча – общая.

4. Никакого секса на борту!

И у пиратов на корабле, и у зооидов в колонии португальского кораблика сотрудничество зиждется на одном и том же принципе: на общности интересов. Пиратская команда на равных владела судном, и каждый пират получал равную долю добычи. Зооиды же в колонии – генетические клоны, у них общие гены и, следовательно, общая (и равная) заинтересованность в процветании колонии. И неважно, кто за что отвечает – за поддержание плавучести, ловлю добычи, пищеварение, движение, размножение или… в общем, за то, чем занимаются студенистые полипы. Вопрос в том, насколько принцип общности интересов объясняет кооперацию у других живых существ.

Перейдем к наземным животным. Колониальную структуру, схожую с португальским корабликом, мы видим у пчел, ос и муравьев – так называемых общественных перепончатокрылых. Возьмем, к примеру, европейскую медоносную пчелу. В этих семьях бесплодные рабочие самки заняты добычей пищи и заботой о потомстве, а откладывание яиц – исключительная прерогатива матки. А самцы (трутни) только с ней спариваются. Похожее разделение труда встречается у муравьев – с той разницей, что у некоторых видов есть еще и каста «солдат», специализирующихся на защите муравейника.

Если трутни – воплощение мужской праздности, то рабочие пчелы – прямо-таки викторианский идеал женской добродетели: усердно трудятся на благо улья и никогда не предаются плотским утехам. С точки зрения биологии рабочая пчела – альтруистка до мозга костей: одни затраты, никакого потомства. Такую семейную структуру, при которой бесплодная каста помогает растить и защищать чужих детенышей, называют эусоциальной. Эусоциальный организм – это команда, которая, как единое целое, передает свои общие гены следующим поколениям.

Но как вообще возникла эусоциальность? Ведь естественный отбор благоприятствует генам, кодирующим поведение, которое увеличивает представленность этих же генов в будущих поколениях. Альтруисты же действуют с точностью до наоборот: помогают другим в ущерб себе. «Этот случай, – писал Чарлз Дарвин о своих попытках объяснить подобное самопожертвование, – представляет собой одно из самых серьезных специальных затруднений для моей теории»[36]. Как вообще могут эволюционировать существа, не оставляющие потомков? У Дарвина был ответ.

Он заметил, что все члены колонии общественных насекомых принадлежат к одной семье и, следовательно, у них общие гены (если говорить современным языком). Поведением рабочих пчел управляют те же гены, которые передает будущим поколениям другой член команды, специализирующийся на размножении, – матка. Если все члены колонии генетически идентичны (как в случае с сифонофорами), принцип понятен. Общественные перепончатокрылые в этом смысле похожи на сифонофор: они живут колониями, состоящими из специализированных особей, по большей части бесплодных. Но есть и важное отличие. Если зооиды в колонии полностью генетически идентичны, то насекомые в своем улье или муравейнике – нет.

Рабочие пчелы – сестры. В среднем они разделяют половину своих генов друг с другом и с маткой (их матерью). Значит, половина усилий каждой рабочей пчелы идет на благо генов, которых у нее самой нет. Выходит, Дарвин ошибался? Ключ к ответу мы находим в шутке британского биолога Дж. Б. С. Холдейна: он как-то обмолвился, что готов пожертвовать жизнью ради двух братьев или восьмерых кузенов. У родных братьев и сестер (если точнее, у полнородных сиблингов, то есть потомков одних родителей) общих генов – половина. Значит, если один брат пожертвует собой ради двух других, с чисто генетической точки зрения это равносильно спасению самого себя. Двоюродные же братья и сестры разделяют лишь 1/8 генов. Отсюда и шутка Холдейна: нужно спасти ни много ни мало – целых восьмерых кузенов, чтобы «окупить» самопожертвование. (Кстати, сам Холдейн был отчаянным смельчаком: он и вправду, не считаясь с ущербом для себя, не раз рисковал жизнью ради других. Но об этом потом, а сейчас давайте сосредоточимся на генах.)

Прошло 10 лет, прежде чем непростая шутка, отпущенная Холдейном в пабе, в кругу студентов, превратилась в настоящую научную теорию – теорию социальной эволюции, описывающую законы, по которым живут сообщества животных. Cразу два ученых пришли к ней независимо друг от друга.

В 1964 году Уильям Д. Гамильтон сформулировал концепцию совокупной (или инклюзивной) приспособленности, объясняющую коллективную выгоду от социального поведения среди родственников. Он вывел простое правило: ген, кодирующий помощь сородичу, будет распространяться, если затраты того, кто помогает, меньше, чем выгода для получателя, умноженная на степень родства[37]. Вернемся к шутке Холдейна. Цена помощи – одна жизнь, выгода братьев – две жизни (по одной каждому), родство – 1/2. Обе части уравнения в точности равны: 1 × Дж. Б. С. Х. = (2 брата) × 1/2. Нашелся бы, конечно, дерзкий студент, готовый поправить