Как эволюция могла породить мейоз?

СНОБ18+

Главные вопросы секса: как и зачем

Продолжаем публикацию цикла «Зачем живые любят друг друга» о загадках размножения и других парадоксах биологии. Как эволюция могла породить мейоз?

Алексей Алексенко

1.jpg
Иллюстрация: Лика Сочкина

Глава тридцать пятая, в которой все уже рассказано, но по-прежнему ничего не понятно

Мы задали вопрос «Что самое главное в мейозе?» и не получили на него ответа. Ничего удивительного, поскольку сам вопрос был с гнильцой. Что значит «главное»? А что главное в человеческой крови? Там есть эритроциты, тромбоциты и пять типов лейкоцитов, из которых один подразделяется на три вида, и без каждого из них жить никак невозможно, не говоря уже о плазме крови. Куда любопытнее понять, как эта самая кровь произошла в ходе эволюции из обычной морской воды, которую непрестанно прокачивал через себя наш древний предок, какие усовершенствования она претерпела и почему каждое из них оказалось настолько полезным, что естественный отбор радостно ухватился за эту возможность.

Попробуем так же рассуждать о мейозе. Как сложилась эта затейливая машинка и что в ней было такого полезного, чтобы из всех потомков общего предка сложных организмов планеты до наших дней дожили лишь те, кто ею обзавелся? Те, кто ее потом по небрежности сломал или потерял, не в счет, потому что у них тоже когда-то все было. По-видимому, на всем ветвистом дереве сложной жизни — среди тех, у кого в клетках есть ядра, то есть у эукариот, — нет ни одной веточки, где ни у кого никогда не бывало мейоза. И это, конечно, большая трудность для биологов.

Беда в том, что эволюционисты привыкли высматривать в природе всякие промежуточные формы. Есть существа без глаз, есть с совсем простыми глазами, у кого-то глаза посложнее, а у некоторых просто суперглаза, как у нас с вами или у осьминогов. Раз все эти типы глаз существуют сейчас, значит, они могли существовать и в прошлом, и остается только выстроить их в линейку по степени сложности и понять, как каждое новое усовершенствование помогало обладателям этих глаз выживать. Дарвин показал этот фокус специально для тех, кто считал сложный глаз млекопитающих примером «неустранимой сложности», то есть органом, который якобы не мог возникнуть путем постепенных усовершенствований («Какая польза от половины глаза?!» — вопрошали эти демагоги). Нет, терпеливо отвечал им Дарвин: от светочувствительного пятна до сложного глаза с хрусталиком и диафрагмой можно добраться маленькими шажками, каждый из которых сделает организм более приспособленным к жизни, а потому будет поддержан естественным отбором. Эта идея — о том, что любой сложный признак можно получить из простого путем маленьких полезных усовершенствований, — называется «градуализмом», и Дарвин твердо стоял на этом.

С мейозом такой фокус не проходит, потому что никаких промежуточных ступенек вы в природе не найдете. Если вы тем не менее продолжаете верить в градуализм, то промежуточные ступеньки придется воображать из головы, и эта задачка оказалась одной из сложнейших в биологии. Размышления над ней вынудили классика эволюционной теории Уильяма Гамильтона написать в 1999 году следующие слова:

«Если есть во всей эволюционной цепочке одно событие, при мысли о котором мой разум позволяет благоговейному изумлению подавить во мне способность анализировать, и где я готов признать, что повсеместное господство дарвиновского градуализма может быть не так просто увидеть, это событие — возникновение мейоза» (из книги Narrow Roads to Gene Land: Evolution of Sex)*.

Надо полагать, Гамильтон все же находил способы овладеть собой и как-то взбодрить свою способность к анализу, потому что написал об эволюции секса не только эту книгу, но и множество статей, изобилующих плодотворными идеями на этот счет. Увы, сам Билл Гамильтон умер от малярии меньше чем через год после выхода своей книги. За последующие два десятилетия было выдвинуто множество гипотез о том, из каких именно простых шагов мог состоять путь нашего предка к мейозу. Перечислять все эти идеи нет никакого смысла, потому что во многом они перекликаются между собой, кое в чем биологи пришли к согласию (ясно, к примеру, что мейоз произошел от митоза), а чтобы всерьез анализировать отличия, ни автор, ни читатели не обладают достаточным багажом знаний. Поэтому для иллюстрации мы сейчас возьмем только одну из гипотез.

Мой выбор — статья Робина Холлидея, написанная им в соавторстве с Адамом Уилкинсом. Холлидей написал ее в 2009 году, за пять лет до своей кончины и спустя почти полвека после того, как он же предложил модель рекомбинации ДНК, включающую знаменитую крестообразную «структуру Холлидея», которая его и прославила. Вполне понятно желание ученого подвести некую черту под полувековой историей изучения рекомбинации и секса, в которую он внес столь важный вклад, — хотя сама история пока еще далека от завершения, но жизнь-то не бесконечна. К тому же авторы начали статью тем самым эпиграфом из книги Гамильтона, который я привел выше, и именно оттуда я его позаимствовал, так что остается кратко пересказать и остальное.

Итак, мейоз произошел от митоза, в этом нет никаких сомнений. В нем есть все то, что есть в митозе, но есть и кое-что еще. Уилкинс и Гамильтон насчитали четыре таких важных добавления.

Во-первых, спаривание гомологичных хромосом.

Во-вторых, рекомбинация между гомологами (а не между сестринскими хроматидами, как это чаще всего бывает в обычной жизни клетки).

В-третьих, отказ сестринских хроматид расставаться в первом делении (мы еще помним, что их склеивает белок когезин, а другой белок, монополин, придает асимметрию кинетохору, так что нити веретена деления прикрепляются к хромосоме только с одной стороны).

В-четвертых, отсутствие удвоения хромосом перед вторым делением мейоза.

Проблема для тех, кто ищет «градуалистическое» объяснение этого сложного механизма, в том, что для успеха предприятия нужны все четыре элемента: без любого из них задача не будет выполнена.

Мы уже упоминали красивую идею Томаса Кавалье-Смита: наши «в-третьих» и «в-четвертых» можно легко объединить общей логикой. При обычном клеточном делении когезиновый клей полностью растворяется перед тем, как хромосомы разойдутся по разным ядрам. Отсутствие этого клея — верный признак, что деление прошло нормально и клетке пора снова удваивать свои хромосомы. А после удвоения сестринские хроматиды вновь окажутся склеенными. Итак: пока хроматиды склеены, удваивать хромосомы не надо. А при мейозе после первого деления они как раз и остаются склеенными, так что «в-четвертых» наступает совершенно естественным образом: клетка решает, что репликация ДНК уже произошла и можно сразу переходить к следующему делению. Кавалье-Смит считал, что именно это и есть тот самый главный шаг, который сделала эволюция для превращения митоза в мейоз.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Не только рубль: деньги в России Не только рубль: деньги в России

Рассказываем краткую историю российских денег

Культура.РФ
Человеческие кости розовые, но могут быть черными? Вы поразитесь! Человеческие кости розовые, но могут быть черными? Вы поразитесь!

Многие люди считают, что их кости белые, как у макета скелета в классе биологии

ТехИнсайдер
«На Западном фронте без перемен»: почему экранизация Ремарка кажется такой актуальной «На Западном фронте без перемен»: почему экранизация Ремарка кажется такой актуальной

«На Западном фронте без перемен» — стоит ли смотреть новое прочтение классики

Forbes
Замки на песке: что построил Катар к чемпионату мира по футболу Замки на песке: что построил Катар к чемпионату мира по футболу

Новый аэропорт, дома моды, современные музеи — что удивительного построил Катар?

Forbes
Ученые показали, чем мозг осьминога похож на мозг человека Ученые показали, чем мозг осьминога похож на мозг человека

Эволюция мозга головоногих моллюсков, связана с резким расширением микроРНК

ТехИнсайдер
«Ничего не получится»: 5 шагов, чтобы изменить будущее — попробуйте прямо сейчас «Ничего не получится»: 5 шагов, чтобы изменить будущее — попробуйте прямо сейчас

Почему люди ограничивают себя в попытках изменить будущее?

Psychologies
Международный мужской день: что важно знать мужчинам, чтобы сохранить силу и здоровье Международный мужской день: что важно знать мужчинам, чтобы сохранить силу и здоровье

Что такое снижение тестостерона и как его можно замедлить?

Psychologies
Вечно немолодая: как рынок и потребители меняют свое отношение к менопаузе и старению Вечно немолодая: как рынок и потребители меняют свое отношение к менопаузе и старению

Как нормализация женского старения становится новым источником прибыли

Forbes
Флаг не по силам Флаг не по силам

Сто лет назад, в сырую осеннюю ночь 24 октября 1922 года...

Дилетант
9 самых популярных видов маникюра: уход, лечение и нейл-арт 9 самых популярных видов маникюра: уход, лечение и нейл-арт

Рассказываем об основных профессиональных видах ухода за ногтями

РБК
Право на утопию Право на утопию

Как Питер Уоткинс отвоевал у истории Парижскую коммуну

Weekend
Сергей Кудряшов: «Узнать за 60 дней» Сергей Кудряшов: «Узнать за 60 дней»

Можно ли в сжатые сроки перевести крупную компанию на новые ИТ-рельсы

РБК
Как быстро поднять температуру тела: 7 простых методов Как быстро поднять температуру тела: 7 простых методов

Как быстро и безопасно поднять температуру тела до нормы

ТехИнсайдер
«Все молчат, а молчание — лучший союзник насилия» «Все молчат, а молчание — лучший союзник насилия»

Иван Петухов о своих «Сестрах», первом российском постхорроре

Weekend
Дрофы умеют отыскивать лекарственные растения и используют средства народной медицины Дрофы умеют отыскивать лекарственные растения и используют средства народной медицины

Дрофы — редкий пример птиц, которые используют растения против болезней

ТехИнсайдер
9 вредных советов Григория Остера, которые впору брать на вооружение всем взрослым россиянам 9 вредных советов Григория Остера, которые впору брать на вооружение всем взрослым россиянам

С детства обожаемые советы от Григория Остера

Maxim
С тобой всё в порядке: почему не иметь хобби — это нормально С тобой всё в порядке: почему не иметь хобби — это нормально

Что делать, если ты не знаешь, какое у тебя хобби?

VOICE
«Меню»: гастрономическая сатира с Рэйфом Файнсом на мир богатых и знаменитых «Меню»: гастрономическая сатира с Рэйфом Файнсом на мир богатых и знаменитых

Почему картина «Меню» похожа на лабораторный эксперимент?

Forbes
Хищники в центре Москвы и цветущий кофе в Петербурге: 5 лучших ботанических садов России Хищники в центре Москвы и цветущий кофе в Петербурге: 5 лучших ботанических садов России

Путешествуем вокруг света, не покидая пределов страны

Вокруг света
Как сделать кожу светлее: домашние средства, научные факты и советы врача Как сделать кожу светлее: домашние средства, научные факты и советы врача

За счет чего работают средства по осветлению кожи и как не навредить себе

РБК
«Кто не курит и не пьёт...» «Кто не курит и не пьёт...»

К чему приводит употребление алкоголя и курение?

Здоровье
Легинсы снова в тренде? Как их носят модницы — 7 идей для стильного образа Легинсы снова в тренде? Как их носят модницы — 7 идей для стильного образа

Как носить легинсы, чтобы выглядеть современно

VOICE
Опасно! Bысокое напряжение Опасно! Bысокое напряжение

Стресс хитер и многолик, а потому часто оказывается сильнее нас

Лиза
Выбраться из пучины отчаяния: 3 главных шага Выбраться из пучины отчаяния: 3 главных шага

Как справиться с чувством безысходности?

Psychologies
Токи гостеприимства Токи гостеприимства

Такой нетипичный Кавказ

Автопилот
«Побег из офиса»: что вас ждет после увольнения в никуда — личный опыт «Побег из офиса»: что вас ждет после увольнения в никуда — личный опыт

Какую цену на самом деле придется заплатить за независимость?

Psychologies
Ждет ли нас массовое вымирание и что станет с планетой после него? Ждет ли нас массовое вымирание и что станет с планетой после него?

Грозит ли человечеству вымирание?

ТехИнсайдер
Вот как антибиотики влияют на скелет подростка: лечение прыщей будет с последствиями Вот как антибиотики влияют на скелет подростка: лечение прыщей будет с последствиями

Лечение акне системными антибиотиками может сказаться на здоровье

ТехИнсайдер
Сериал «Шантарам»: какой получилась экранизация одного из главных бестселлеров 2010-х Сериал «Шантарам»: какой получилась экранизация одного из главных бестселлеров 2010-х

Удалась ли сериальная экранизация романа Грегори Дэвида Робертса?

Psychologies
Тайна «треугольника смерти»: почему в Ростовской области рождается больше всего серийных убийц Тайна «треугольника смерти»: почему в Ростовской области рождается больше всего серийных убийц

С 70-х годов в трех городах Ростовской было поймано 37 серийных убийц

VOICE
Открыть в приложении