Как из паразитов и тунеядцев мог возникнуть мужской пол
Алексей Алексенко продолжает цикл публикаций «Зачем живые любят друг друга» — о загадках размножения и других парадоксах современной биологии. Эта глава посвящена книге Ричарда Докинза «Эгоистичный ген».
Глава 12, в которой происходят игры с генами, но весь выигрыш достается шулерам
Названия обманчивы: например, в теории относительности Эйнштейна речь вообще не идет о том, что «все относительно». С этим широкая публика, кажется, уже смирилась. Но вот менее известный пример: великое открытие Уотсона и Крика — краеугольный камень молекулярной биологии — многим известно как «двойная спираль». Именно так первооткрыватели структуры ДНК назвали свою научно-популярную книжку. С тех пор многим кажется, что в слове «спираль» заключен какой-то важный смысл. Но это не так: почти весь смысл таится в прилагательном «двойная», а тот факт, что ДНК еще и закручена в спираль, на удивление малозначителен для понимания механизмов жизни. Это ясно хотя бы потому, что эта самая спираль ДНК может быть закручена иногда вправо, а иногда и влево, да к тому же еще и разными способами.
За 20 лет своей молекулярно-биологической работы мне доводилось вспомнить о спиральной структуре ДНК один-единственный раз. Я разбирался с одной молекулой ДНК, которая странно себя вела в клетках. В этой молекуле был один повторяющийся мотив: небольшой палиндром появлялся в среднем с периодом в десять с половиной пар оснований. Это число «десять с половиной» вызвало в замороченной голове недосыпающего постдока некое смутное воспоминание. Ах ну да, это же как раз шаг спирали ДНК! Стало быть, одинаковые нуклеотиды появляются все время с одной и той же стороны спирали… Развязки у этой истории нет: что это значит и зачем это так, никто до сих пор не понял, да особо и не пытался. Это не мешает сотням биологов доныне использовать ту самую описанную мною штуку для практических надобностей. Про спирали они, надо полагать, при этом уже не вспоминают.
После лирического отступления вернемся к теме рассказа. Информация, которая, возможно, кое-кого удивит: в книге британского этолога Ричарда Докинза «Эгоистичный ген», вышедшей в 1976 году, очень мало говорится об эгоизме, и еще меньше — о генах. На самом деле больше половины этой замечательной книжки посвящено понятию «эволюционно стабильной стратегии». Это понятие незадолго до выхода книги сформулировал коллега Докинза Джон Мейнард Смит, о котором мы немного говорили во второй главе нашей истории — это тот самый, что разочаровался в коммунизме, ввел в биологию понятия из теории игр и первым сказал о «двойной цене самцов».
На самом деле узнать что-либо об эволюционно стабильных стратегиях проще и интереснее всего как раз из книги Докинза: там приведено множество увлекательных примеров. Один из них про деревья, которые зачем-то вырастают до 30 метров, хотя могли бы получать ровно столько же солнечного света, если бы договорились между собой аккуратно стелиться по земле. «Вымахивать как можно выше, насколько позволяют ресурсы» — это как раз и есть стратегия деревьев. А «эволюционно стабильная» такая стратегия потому, что, когда все или почти все придерживаются этой стратегии, любое отклонение от нее принесет индивидууму (в данном случае дереву) убыток. «Расти всем на умеренную высоту и поделить солнечные фотоны поровну» — тоже стратегия, но нестабильная: каждый, кто нарушит ее и вырастет чуть повыше, получит выгоду, поэтому подобного благоразумия мы среди деревьев не наблюдаем.
Если кто-то что-то слышал про теорию игр, то в ней есть понятие «равновесие Нэша», и эволюционно стабильные стратегии Мейнарда Смита — просто частный случай такого равновесия. При равновесии Нэша никто из игроков не может увеличить выигрыш, изменив свою стратегию игры. Вот, например, игра для двоих: в каждом раунде игроки должны одновременно заявлять о своих намерениях — скажем, выкрикивать «пас» или «вист». Если один из них заявил «вист», а второй спасовал, то первый получает награду. Если спасовали оба, никто не получает ничего, а вот если оба сказали «вист», то оба платят штраф. В приложении к биологии это на самом деле похоже на разборку двух особей, соперничающих за территорию или за самку. Вариант «пас — вист» — это обычная ситуация, когда одна особь заявляет о своей доминантности, а вторая ее не оспаривает. «Пас — пас» — оба испугались и разошлись восвояси. Наконец, «вист — вист» — некий аналог кровавой драки, в которой соперники несут ущерб, несоизмеримый с той наградой, из-за которой начался конфликт.
Равновесие здесь будет вот какое: один из играющих всегда говорит «вист», а другой — «пас». Тогда первый участник (видимо, более наглый и напористый) каждый раз получает награду, а другой хотя бы не платит штрафов. Интересно, что в этой незатейливой игре такое равновесие Нэша легко находят не только люди, но и некоторые животные (например, шимпанзе). Правда, только людям удается найти справедливый вариант игры, когда игроки делают свои заявки по очереди и делят выигрыш поровну.