Женщина. Эволюционный взгляд на то, как и почему появилась женская форма

Мейоз лежит в основе сущности полового размножения, при котором идет смешение генетической информации от двух разных особей. И вопрос, почему оно вообще возникло, – ключевая проблема в эволюционной биологии. Стоимость полового размножения невероятно высока: ты отдаешь своему ребенку только половину своего ДНК, вынашивание занимает больше времени и несет больше рисков. Но несомненно есть и эволюционные преимущества. Ведь это не простое объединение генетической информации двух разных особей, это смешивание информации для создания чего-то нового. Такое смешивание – рекомбинация – происходит во время мейоза, когда идентичные хромосомы объединяются в пары и обмениваются данными ДНК. Результат – каждый раз генетически уникальное потомство[26]. Считается, что генетическая изменчивость, возникающая в результате рекомбинации генов, полезна для организмов, поскольку позволяет им лучше приспосабливаться к изменениям окружающей среды. Например, в лабораторных экспериментах над видами водорослей, которые могут размножаться половым или бесполым путем, популяции первых гораздо лучше росли на новых источниках пищи, чем вторые.

Не будем больше углубляться в разговоры о половом размножении, скажу лишь, что оно настолько часто встречается на нашем древе жизни, что, без всяких сомнений, это выигрышная эволюционная стратегия. Еще здесь важно отметить, что эволюционные конфликты, о которых я рассказывала во введении, – между матерями и детьми в момент вскармливания и между женскими и мужскими особями в момент размножения – появились именно потому, что особи, вступающие в отношения, были созданы путем полового размножения и не имеют генетической идентичности.

Хотя мейоз является ключевым элементом полового размножения, когда он появился более миллиарда лет назад, четкого разделения на женский и мужской пол не было. Особи тех первых половых популяций производили половые клетки одинакового размера и формы – не было ни спермы, ни яйцеклеток. Чтобы лучше понять, что представляли из себя наши предки в тот период, я расскажу вам об организмах, с которыми вы, скорее всего, уже знакомы, если когда-либо пекли хлеб или варили пиво – с дрожжами.

Люди использовали дрожжи в кулинарии тысячелетиями. Иероглифы и археологические находки свидетельствуют, что более пяти тысяч лет назад египтяне уже использовали дрожжи для приготовления алкоголя и закваски. Осадок на куске древней керамики из Ирана показывает, что виноделию уже как минимум семь тысяч лет. Древние пивовары, виноделы и пекари не знали, а мы знаем, что фрукты и зерна в алкогольные напитки и хлеб превращает гриб Saccharomyces cerevisiae. Как и нам, этим грибам нужна пища, чтобы жить и размножаться, при этом они черпают энергию из тех же продуктов, что любим мы – фрукты и зерновые культуры. Но в отличие от людей, грибы могут выживать без кислорода. Ученые выяснили, что когда

S. cerevisiae не хватает кислорода, они начинают медленнее извлекать энергию из пищи и выделяют углекислый газ и спирт в процессе под названием ферментация. Углекислый газ помогает хлебу подняться во время выпечки, а спирт можно использовать сам по себе, при этом разные штаммы дрожжей и различные источники сахара придают дополнительные вкусовые оттенки.

Хотя наш древний предок, перешедший на половое размножение, – это точно не дрожжи, способ размножения у них очень похож. Дрожжевые клетки обычно размножаются митозом – бесполым путем – созданием двух дочерних клеток, идентичных родительской клетке. Но в стрессовых условиях, например в период голода, они переходят на мейоз. Это подтверждает тот факт, что половое размножение более выгодно во времена трудностей, поскольку порождает генетическое разнообразие, создающее больше генетических комбинаций для борьбы с различными рисками. Во время мейоза дрожжевая клетка образует половые клетки, содержащие половину генетической информации исходной клетки, точно так же, как яйцеклетки и сперматозоиды содержат вдвое меньше хромосом, чем все остальные клетки нашего тела. В отличие от яйцеклеток и сперматозоидов, все половые клетки дрожжей имеют одинаковый размер и форму, но не идентичны.

При более детальном рассмотрении обнаруживаются два типа половых клеток дрожжей – a и α. Основное различие между ними в том, что они производят разные феромоны – дрожжевые запахи. Каждый из типов производит запахи, которые привлекают противоположный тип. Когда a-клетка выделяет феромон для α-клетки или, наоборот, две клетки притягиваются друг к другу и сливаются (копулирующие дрожжевые клетки получили самое несексуальное название из возможных – шму[27]). Биологи называют a-клетки и α-клетки разными типами спаривания, и половое размножение может происходить только между разными типами. Так что противоположности точно притягиваются, по крайней мере у дрожжей. У многих грибов всего два типа спаривания, но у некоторых грибов их более двадцати трех тысяч. Писателям-фантастам следует обратить на это внимание!