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

Как правильно спорить, чтобы не испортить отношения: 4 приема Как правильно спорить, чтобы не испортить отношения: 4 приема

Любое слово, сказанное в пылу спора, может помешать интересному знакомству

Psychologies
Груз прошлого: что следует понимать под имперским и колониальным мышлением Груз прошлого: что следует понимать под имперским и колониальным мышлением

Что такое имперское и колониальное мышление? Как оно проявляется?

Forbes
«Я живу в отрицании себя»: почему жертвам сложно рассказать об изнасиловании «Я живу в отрицании себя»: почему жертвам сложно рассказать об изнасиловании

Что фильм «Самая везучая девушка в мире» может рассказать о жертвах насилия

Forbes
Царь-вещи России: от книги в 10 тысяч листов до килограммовой монеты Царь-вещи России: от книги в 10 тысяч листов до килограммовой монеты

Книга из десяти тысяч листов, многотонный колокол и другие царь-предметы

Культура.РФ
Как Марта Геллхорн стала военкором и отказывалась жить в тени Эрнеста Хемингуэя Как Марта Геллхорн стала военкором и отказывалась жить в тени Эрнеста Хемингуэя

Марта Геллхорн — одна из первых женщин, которая освещала военные конфликты

Forbes
Самый первый, самый маленький, самый дорогой: 7 автомобилей, которые вошли в историю Самый первый, самый маленький, самый дорогой: 7 автомобилей, которые вошли в историю

Рассказываем о нескольких автомобилях, которые вошли в историю

Вокруг света
В обстановке модерна В обстановке модерна

Как визуально раздвинуть границы статусной квартиры?

Идеи Вашего Дома
Как адаптироваться к новым реалиям жизни Как адаптироваться к новым реалиям жизни

Как же справиться с переменами и начать двигаться вперед, несмотря ни на что?

Лиза
Вся правда о холестерине Вся правда о холестерине

В каких случаях не нужно бояться холестерина

Лиза
Как говорить, чтобы вас слушали: 6 советов — используйте в любых жизненных ситуациях Как говорить, чтобы вас слушали: 6 советов — используйте в любых жизненных ситуациях

Советы, как научиться говорить увлекательно и убедительно

Psychologies
4 признака того, что мозг стареет раньше тебя 4 признака того, что мозг стареет раньше тебя

Можно ли заметить, что мозг торопится стареть, и можно ли это исправить?

Лиза
Начать заново Начать заново

Как две подруги основали в Воронеже студию реставрации старой мебели

Новый очаг
Анни Эрно получила Нобелевскую премию по литературе. Она была фавориткой премии несколько лет Анни Эрно получила Нобелевскую премию по литературе. Она была фавориткой премии несколько лет

За что в этом году вручили Нобелевскую премию по литературе Анни Эрно

СНОБ
С помощью линейки: как Ивонн Брилл отправляла космические аппараты к Луне и Марсу С помощью линейки: как Ивонн Брилл отправляла космические аппараты к Луне и Марсу

Отрывок из книги Рэйчел Свейби «52 упрямые женщины»

Forbes
Помогают помогать: как российские компании поддерживают благотворительность в 2022 году Помогают помогать: как российские компании поддерживают благотворительность в 2022 году

Как строят свою благотворительную стратегию в кризисные для фондов времена

СНОБ
Астрономы создали модель гигантского звездного кладбища Астрономы создали модель гигантского звездного кладбища

Ученые попытались понять, как много звездных "трупов" усеивает космос

ТехИнсайдер
Неслучайная случайность Неслучайная случайность

Знаменитый кутюрье Игорь Чапурин умеет удивлять и других, и самого себя

OK!
«Я не мог остановиться»: история трагедии в Амитивилле, о которой сняли столько фильмов ужасов «Я не мог остановиться»: история трагедии в Амитивилле, о которой сняли столько фильмов ужасов

Рональд Джозеф Дефео-младший убил отца, мать, двух сестер и двух братьев

VOICE
Сквозь тусклое стекло: фильму «Последнее танго в Париже» — 50 лет Сквозь тусклое стекло: фильму «Последнее танго в Париже» — 50 лет

Разбираем художественную ценность «Последнего танго в Париже»

Правила жизни
В чем секрет долгих и счастливых отношений Чарльза и Камиллы? Тебе тоже стоит попробовать! В чем секрет долгих и счастливых отношений Чарльза и Камиллы? Тебе тоже стоит попробовать!

В чем секрет отношений Чарльза и Камиллы?

VOICE
В чем польза квашеной капусты: 6 фактов о величайшей из закусок В чем польза квашеной капусты: 6 фактов о величайшей из закусок

Подвергшаяся ферментации капуста — удивительное биохимическое явление

Maxim
Крест в небе Крест в небе

Историк авиации Вадим Михеев — о жизни авиаконструктора Игоря Сикорского

Наука
Как самому выбрать гитару и не ошибиться? Подсказка Как самому выбрать гитару и не ошибиться? Подсказка

Гитара — сложное произведение искусства и науки. Что нужно знать перед покупкой?

ТехИнсайдер
Александр Семчев: Александр Семчев:

Александр Семчев поделился новостями о своей актерской карьере и жизни

Караван историй
Он облил ее кислотой, она вышла за него замуж: очень странная история любви Он облил ее кислотой, она вышла за него замуж: очень странная история любви

«Если ты не будешь моей, то и другому не достанешься»

VOICE
Живее всех живых. Посмотрите, какие машины все еще выпускают Живее всех живых. Посмотрите, какие машины все еще выпускают

Kегендарные автомобили, которые все еще можно купить новыми

РБК
14 простых и быстрых способов снять стресс 14 простых и быстрых способов снять стресс

14 способов, которые помогут быстро снять стресс и нервное напряжение

Psychologies
Ветер перемен Ветер перемен

В современном и лёгком интерьере главную роль играют натуральные материалы

SALON-Interior
Хочешь в старшие классы или вуз — давай деньги: зачем Сталин ввел платное образование Хочешь в старшие классы или вуз — давай деньги: зачем Сталин ввел платное образование

16 лет за учебу в Советском Союзе приходилось платить

VOICE
Почему автомобили в жизни не взрываются, как в кино? Почему автомобили в жизни не взрываются, как в кино?

В боевиках автомобили взрывоопасны. Но почему в жизни такое происходит редко?

Maxim
Открыть в приложении