Многие годы генетики интересовались прежде всего полезными мутациями. Они считали, что половой процесс как способ распространения генов в популяции похож на обмен идеями в науке и технологиях. Последним нужно «скрещиваться» для взаимного обогащения инновациями. Так и живому организму для быстрейшего приобретения новых полезных признаков нужно полагаться не только на собственные мутации. Решение — выпрашивать, красть и брать их взаймы у других животных и растений. То есть получать новые гены так же, как компании копируют друг у друга изобретения. Селекционеры, пытающиеся добиться хороших урожаев, укорочения стеблей и устойчивости к заболеваниям у риса, действуют как технологи, работающие с группой изобретателей. Работая с бесполыми растениями, они должны ждать медленного накопления мутаций внутри определенной линии. Одна из причин столь малых изменений шампиньона обыкновенного за три века культивации состоит в том, что у него нет полового размножения, и его невозможно селективно скрещивать{41}.
Очевидно, что брать гены взаймы — получить возможность воспользоваться изобретательностью других. Половой процесс совмещает мутации, постоянно перетасовывает гены — до тех пор, пока случайно не образуется удачное сочетание. Среди предков жирафа один мог, к примеру, получить более длинную шею, а другой — более длинные ноги. Вместе они оказались лучше, чем каждый по отдельности.
Но в этих рассуждениях путаются причина и следствие: названные в них преимущества полового размножения — слишком долгосрочные, они никогда не успеют проявиться за несколько поколений. За это время любой бесполый организм уже давным-давно вытеснит своих размножающихся половым путем конкурентов — из-за двойного преимущества в количестве потомков. Кроме того, если половой процесс хорошо складывает гены в удачные комбинации, то еще лучше он будет их разбивать. С организмами, размножающимися половым путем, можно быть уверенным в одном: их потомство будет отличаться от них самих — к разочарованию Цезаря, Бурбона и Плантагенета. Селекционеры предпочитают сорта пшеницы или бобовых, продуцирующие семена бесполым путем — тогда они могут не сомневаться: удачные растения будут воспроизводить самих себя.
Половой процесс разбивает комбинации генов — это практически его определение. Делает он это — вызывая страшные мучения у генетиков-селекционеров — и в отношении групп сцепленных генов. Если бы не рекомбинация, последние, однажды оказавшись сцепленными (например, ген голубых глаз и ген белых волос), так и остались бы навсегда привязаны друг к другу — и ни один шатен не был бы голубоглазым, а блондин — кареглазым. Стоит появиться хорошему сочетанию, как благодаря рекомбинации оно тут же рассыпается. Половое размножение нарушает великий запрет: «Не сломано — не чини». Он увеличивает случайность.
В конце 1980-х интерес к теориям «полезных» мутаций снова начал расти. В частности, Марк Киркпатрик (Mark Kirkpatrick) и Шерил Дженкинс (Cheryl Jenkins) из Техасского университета заинтересовались способностью живых организмов изобретать одно и то же дважды. Вообразим, что голубые глаза удваивают плодовитость: у имеющих их людей детей вдвое больше, чем у кареглазых. Пусть сначала у всех людей глаза карие. Первая мутация в «гене цвета глаз» эффекта не произведет, поскольку «ген голубых глаз» — рецессивный, и доминантный ген карих глаз на другой хромосоме этого человека маскирует его проявление. Только когда ребенка рожают два потомка человека, у которого возникла первоначальная мутация, и оба их гена голубоглазости находят друг друга — только тогда двукратное преимущество голубоглазых сможет обнаружиться. Если бы не половой процесс, эти две версии одной и той же давней мутации не смогли бы встретиться, а ее эффект — проявиться. Эта так называемая сегрегационная теория пола логична и непротиворечива и указывает на одно из преимуществ полового размножения. К сожалению, этот эффект слишком мал, чтобы стать основным объяснением. Математические модели показывают: для возобладания этого эффекта потребуется 5000 поколений — за это время бесполые формы с их двукратным преимуществом в количестве потомков{42} уже давно победили бы.
В последние годы генетики переключились с «полезных» мутаций на «вредные». Теперь они считают, что половой процесс — способ избавляться от именно от последних. Корнями эта идея уходит тоже в 1960-е — к мыслям Германа Мюллера, одного из создателей теории «викария из Брея». Проработавший большую часть жизни в университете Индианы, свою первую генетическую статью он опубликовал в 1911 году. Вслед за чем последовала целая лавина плодотворных идей и экспериментов. В 1964 году его накрыло одно из самых великих озарений, ставшее всемирно известным под названием «храповик Мюллера». Для простоты, представим себе в бочке 10 дафний — причем лишь одна из них полностью свободна от мутации, а у остальных имеются один или несколько небольших дефектов. Пусть в каждом поколении, в среднем, всего пять рачков умудряются принести потомство до того, как их съедят рыбы. Дафния, свободная от мутаций, имеет шанс вообще не принести потомство 1:2. То же самое относится и к любой из них, несущей мутации — но есть один принципиальный момент. Как только исчезнет рачок, свободный от мутаций, останется лишь один способ его воссоздать — другая мутация, которая исправит мутацию у дефектной дафнии. А это событие очень маловероятно. При этом легко может возникнуть организм с двумя дефектами — при любой мутации у дафнии с одним дефектом. В итоге, случайная потеря некоторых генотипов будет означать, что среднее число дефектов в популяции постепенно увеличивается. Подобно храповику, который легко поворачивается только в одну сторону, генетические дефекты неумолимо накапливаются. Единственный для свободной от мутаций дафнии способ предотвратить поворот храповика — вступать в половые связи и передавать свои «хорошие» гены другим дафниям, пока она не умрет{43}.
Работу храповика Мюллера может сымитировать любой желающий, размножая на копире какой-нибудь документ. Если делать следующую копию не с оригинала, а с предыдущей, то качество будет падать с каждым прогоном. Вы сможете вернуть его только в том случае, если у вас хранится оригинал. Но если он хранится в одной папке с копиями, идущими в расход, а новые копии делаются только когда в папке остается одна бумажка, то оригинал пойдет в расход с той же вероятностью, что и любая копия. Как только он будет потерян, самая лучшая копия, какую вы сможете сделать, ухудшится. Зато если вы захотите специально ухудшить копию, проблем не будет: просто возьмите в качестве оригинала самую плохую.
Грэхэм Белл из университета МакГилла раскопал интересный спор, бушевавший среди биологов на рубеже XX века — о том, омолаживает ли половое размножение организм. Ученых интересовало, приходит ли популяция простейших, живущих в банке с достаточным количеством еды, но лишенных возможности размножаться половым путем, к постепенному уменьшению жизнеспособности, размера тела, скорости бесполого размножения — и если да, то почему? Заново проанализировав результаты экспериментов, Белл обнаружил яркие примеры работы храповика Мюллера: у бесполых простейших постепенно накапливаются вредные мутации. Процесс усугублялся особенностью взятых для эксперимента цилиат: они содержат гены, передающиеся потомкам при половом размножении, отдельно от копий этих же генов «для ежедневного пользования». Последние создаются копированием предыдущих версий «ежедневных наборов», которое у цилиат происходит поспешно и неаккуратно, и дефекты в них накапливаются особенно быстро. При половом размножении эти простейшие «выбрасывают» старые копии и делают новые — из оригинальных версий. Белл сравнивает цилиат с мебельщиком, каждый раз копирующим последний сделанный стул — вместе со всеми ошибками — и только иногда возвращающимся к первоначальной модели. Половой процесс, таким образом, действительно оказывает омолаживающий эффект. Он позволяет цилиатам периодически «выбрасывать» все накопленные ошибки{44}.
Белл сделал любопытное заключение. Если популяция мала (меньше 10 миллиардов) или число генов в геноме очень велико, то у бесполых организмов храповик работает на всю катушку: чем меньше популяция, тем проще потерять линию, в которой нет дефектов. Организмы с большими геномами и относительно малочисленными популяциями (вроде людей, популяция которых почти в два раза меньше этих самых 10 миллиардов) попадут в беду довольно быстро. А вот у тех, у кого генов мало, а численность высокая, все будет хорошо. Поэтому, по расчетам Белла, если ты хочешь быть большим (и, соответственно, малочисленным), половое размножение необходимо. И наоборот — половой процесс не нужен, если ты остаешься маленьким[23].
