Тайны осиного гнезда. Причудливый мир самых недооцененных насекомых

Сегодня мы все лучше понимаем, как работает зависимая от контекста экспрессия генов[127]. Секрет кроется в РНК (рибонуклеиновой кислоте), которую можно сравнить с личностью, скрывающейся в тени ДНК. Подобно тому, как ваше настроение может быстро поменяться, если что-то изменится в вашем окружении, РНК очень динамична и может быстро реагировать на происходящее вокруг нее. РНК определяет, каким образом в тот или иной момент экспрессируется генетическая информация, которую несет в себе последовательность ДНК, – она делает это путем копирования кода ДНК и его преобразования в такой продукт, как белок. Если активность гена меняется[128]

, меняется также количество вырабатываемого им белка.

В последние годы ученые выявили различные компоненты генома, которые влияют на процесс экспрессии генов. Один из них включает химические модификации, внесенные в гены, – словно стикер-закладка в книге, указывающий, куда внести исправления. Добавление или удаление определенных химических веществ может оказать значительное воздействие на ген. Для описания этого процесса используется термин «эпигенетика»: epi- на древнегреческом означает «сверху» или «на», и занимается эпигенетика как раз тем, что добавляется «поверх» генома (или удаляется).

В 1970-е годы ученые мало что знали об эпигенетике и о том, как такие химические вещества позволяют геному быстро и динамично принимать разные обличья. Более того, лишь в 2017 году было обнаружено, что молекулярные механизмы, вызывающие у плодовой мушки поведение «домоседа» и «бродяги», включают взаимодействие между эпигенетическими метками[129]

и генетическими вариантами, которые были идентифицированы за 20 лет до этого. Поэтому, возможно, неудивительно, что вдохновленная Zethus Мэри Джейн более десяти лет размышляла об эволюции общественного образа жизни. Лишь в конце 1980-х на основе своих наблюдений за естественной историей этой малоизвестной неотропической осы[130]

она смогла наглядно показать, как гибкие формы поведения должны проявляться в зависимости от условий и как циклы развития яичников, унаследованные от одиночных ос, могут обеспечить механистический «исходный план» для развития каст матки и рабочих особей[131].

Такой исходный план можно рассматривать как рабочий чертеж – руководство по созданию чего-либо, дизайн или шаблон, которому легко следовать и который можно копировать и при необходимости адаптировать. Вы делаете копию рабочего чертежа каждый раз, когда пользуетесь ксероксом. Эволюция использует принцип рабочих чертежей во многих целях: исходная копия может содержать инструкции по созданию симметричной формы тела у червя или определенного расположения цветовых узоров на крыле бабочки. Эволюция может воспользоваться готовой схемой, связывающей развитие яичников с поведением, и перераспределить различные ее компоненты для создания каст общественного вида.

Однако осы на бугенвиллеях были всего лишь верхушкой интеллектуального айсберга Мэри Джейн: в 2003 году она опубликовала 800-страничное собрание данных по этому вопросу – эпохальную книгу «Пластичность и эволюция индивидуального развития» (Developmental Plasticity and Evolution)[132], которая кардинально изменила наше представление о взаимодействии между генами, окружающей средой и пластичностью в поведении. И все это благодаря тому, что Мэри Джейн отвлеклась от болтовни с другими родителями детсадовцев и обратила внимание на осу, которую до этого никто не удосужился изучить.

Идея, что уже существующие регуляторные процессы могут использоваться для создания поведенческих инноваций, многое объясняет в эволюции жизни в целом. Проще говоря, самый легкий способ приобрести в ходе эволюции новые особенности – это заимствовать их из уже существующей базы. Измените порядок процессов развития или переупорядочите их, найдя новое применение уже существующим генам или генным сетям, которые управляют физиологией, поведением или морфологией, – и, если вам повезет, в результате организм приобретет свойства, дающие ему адаптивное преимущество, а значит, следующему поколению будет передано больше генов. Другими словами, одиночная оса предоставила материальную базу – от регуляторных механизмов до физиологических и поведенческих реакций, – которой и воспользовалась эволюция, создавая касты матки и рабочих особей.