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

Мидас из мира моды: как Том Форд заработал миллиарды Мидас из мира моды: как Том Форд заработал миллиарды

Как Том Форд создал свой люксовый бренд и почему оставил его

Forbes
Секс-расхламление: 3 устаревших интимных правила, от которых пора отказаться Секс-расхламление: 3 устаревших интимных правила, от которых пора отказаться

Пора превратить просто хороший секс в идеальный

Maxim
Королева Кэролайн: кто стоит за крахом FTX Королева Кэролайн: кто стоит за крахом FTX

Почему Кэролайн Эллисон играет значительную роль в катастрофе биржи FTX?

Forbes
Кровные узы: история про братьев и непрощенную обиду Кровные узы: история про братьев и непрощенную обиду

Как пережить обиду близкого человека?

Psychologies
Где ездят самые быстрые поезда планеты? Это вам не Где ездят самые быстрые поезда планеты? Это вам не

Некоторые поезда уже ездят со скоростью равной почти половине скорости звука

ТехИнсайдер
Полба, перловка, пшенка: полезные крупы, о которых мы забыли Полба, перловка, пшенка: полезные крупы, о которых мы забыли

Чтобы сделать свой рацион разнообразным и здоровым, начни с полезных круп!

Лиза
Китайские ученые: люди, которые считают себя привлекательными, чаще ведут себя эгоистично Китайские ученые: люди, которые считают себя привлекательными, чаще ведут себя эгоистично

Люди, которые считают себя привлекательными, готовы жертвовать другими

Inc.
5 японских модных марок, за которыми стоит следить 5 японских модных марок, за которыми стоит следить

Япония подарила миру немало отличных дизайнеров и брендов

Правила жизни
Добро пожаловать в темные бездны мужского мозга! Добро пожаловать в темные бездны мужского мозга!

Что стоит за принятием решений представителями «сильного» пола?

Psychologies
Побои и обрезание: cестры из Дагестана рассказали, почему и как сбежали от семьи Побои и обрезание: cестры из Дагестана рассказали, почему и как сбежали от семьи

Что пришлось пережить сестрам из Дагестана?

Psychologies
Украшение коллектива: чем опасны сексистские комплименты и как на них реагировать Украшение коллектива: чем опасны сексистские комплименты и как на них реагировать

Как комплимент превращается в проявление сексизма?

Forbes
Как воспринимать перемены: методика стрессоустойчивости Как воспринимать перемены: методика стрессоустойчивости

Советы, которые помогут успешно преодолеть переходный период

Psychologies
В предвкушении праздника: делаем новогодние адвент-календари своими руками с минимальными тратами В предвкушении праздника: делаем новогодние адвент-календари своими руками с минимальными тратами

Самодельный адвент-календарь позволит прекрасно провести время с семьей!

ТехИнсайдер
Роман Михайлов: «Я предельно независимый человек» Роман Михайлов: «Я предельно независимый человек»

Режиссер фильма «Сказка для старых» — о своих фильмах и духовном опыте

Эксперт
Γopизοнт событий Γopизοнт событий

Если послушать физиков, квантовые вычисления уже на пороге

Цифровой океан
Продуманный безумец Продуманный безумец

В Петербурге XIX века встречались порой весьма оригинальные личности

Дилетант
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
Центр вселенной Центр вселенной

Откуда берутся эгоисты и как с ними себя вести

Лиза
Стоит ли прощать родителей, которые били вас в детстве? Стоит ли прощать родителей, которые били вас в детстве?

Как ребенку, продолжая любить родителей, защищаться от агрессии?

Psychologies
Почему у чернокожих белые ладони? Ответ вас точно удивит Почему у чернокожих белые ладони? Ответ вас точно удивит

Почему природа раскрасила чернокожих неравномерно

ТехИнсайдер
Дисфункциональная семья: 10 негласных правил токсичных родителей Дисфункциональная семья: 10 негласных правил токсичных родителей

Как понять, что ваша семья токсична?

Psychologies
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
«Зачем покупать новое белье, если его вижу только я?»: как жить со скупым мужчиной «Зачем покупать новое белье, если его вижу только я?»: как жить со скупым мужчиной

Возможно ли избежать взаимных упреков в финансовых вопросах?

Psychologies
Незамерзайка для машины: как выбрать и сколько стоит Незамерзайка для машины: как выбрать и сколько стоит

На что обратить внимание, выбирая эффективную незамерзайку?

РБК
Как стать менее уверенным в себе и более мудрым Как стать менее уверенным в себе и более мудрым

Отрывок из книги Марка Мэнсона «Тонкое искусство пофигизма»

Psychologies
Чтобы дом сиял Чтобы дом сиял

8 хитростей, которые позволяют делать уборку реже

Лиза
Неосторожный пост в соцсетях может погубить вашу репутацию. Вот несколько правил безопасности Неосторожный пост в соцсетях может погубить вашу репутацию. Вот несколько правил безопасности

Соцсети размывают границу между нашей личной и профессиональной жизнью

Psychologies
Серая орешковая соня Серая орешковая соня

Кем умилялись читатели в 1861 году

Вокруг света
Признанная иноагентом Юлия Цветкова: «Воплощаю все, что не любит государство» Признанная иноагентом Юлия Цветкова: «Воплощаю все, что не любит государство»

Юлия Цветкова — как судебное дело повлияло на её жизнь?

Forbes
Совместный сновидческий процесс Совместный сновидческий процесс

Как сейчас выглядит нейрогенеративное искусство и что с ним будет дальше

N+1
Открыть в приложении