Секс как форма внутренней дисциплины
Продолжаем публикацию цикла «Зачем живые любят друг друга» о загадках размножения и других парадоксах биологии. В этой части: правда ли два пола нужны только затем, чтобы внутри клеток органеллы не поссорились друг с другом?
Глава 23-я, в которой во всем обвинили митохондрии
Раз уж речь зашла о прекрасных, но не слишком обоснованных гипотезах происхождения двух полов, самое время рассказать еще об одной. Но тут, как назло, мне опять хочется начать с пространного введения про биологию в целом, и я вновь не могу себе в этом отказать.
Происхождение пола — одна из центральных, если не главная, проблема теоретической биологии ХХ века, и в ее решении ученые исправно следовали в основном фарватере собственной научной мысли. А история биологии в этом смысле исключительна среди других наук: она началась с открытия самого главного, самого фундаментального закона — дарвиновской эволюции путем естественного отбора. Любая жизнь, где бы то ни было во Вселенной, должна ему подчиняться. Это как если бы физика началась с уравнения Шредингера, а математика, допустим, с теоремы Гёделя. Первые попытки объяснения пола были этакими этюдами в применении самых фундаментальных правил, пусть еще и не очень хорошо понятых, и потому изучать их — чистое интеллектуальное наслаждение. Потом ученые перешли к частностям, и все стало немного скучнее и банальнее — об этом речь у нас шла в седьмом и восьмом разделах цикла. А затем, уже ближе к концу столетия, выяснилось, что случайности и частности как раз и есть самое фундаментальное свойство жизни на земле, и каждый поворот ее истории, вероятно, уникален и неповторим во вселенском масштабе. И вот тут всем опять стало интересно.
Один из таких поворотов, возможно, самый главный, дал начало истории сложных организмов, включая нас с вами. Осознанием его эпохальности наука обязана исследовательнице по имени Линн Маргулис, впоследствии вышедшей замуж за Карла Сагана и родившей ему двух детей. Доктор Маргулис изучала одноклеточные организмы и изумлялась сложности их внутреннего строения. Постепенно она пришла к убеждению, что, если просто твердить «жизнь есть борьба за выживание», эту сложность объяснить не получится. И тогда она, отчасти в пику Дарвину, стала продвигать симбиотическую теорию: согласно этой идее, современные сложные клетки — продукт союза более простых клеток, и то, что сейчас называют «клеточными органеллами», когда-то было самостоятельными организмами.
В этом она была не первой. Первыми, кажется, были русский ботаник Андрей Фаминцын и Константин Мережковский (брат философа), которые в самом начале ХХ века догадались, что хлоропласты растений могут происходить от симбиотических водорослей. Примерно в то же время в Воронеже другой биолог, Борис Козо-Полянский, говорил, что от свободноживущих бактерий мог произойти другой элемент сложной клетки — митохондрии, которые почти у всех сложных организмов занимаются дыханием, то есть окислением еды с помощью кислорода. Их идеи не то чтобы были никем не замечены, но оставались в теневой зоне смелых гипотез, которые никто не берется проверять, потому что непонятно как. Но граничащий с безумием энтузиазм Маргулис сдвинул дело с мертвой точки.
О Линн Маргулис мы упоминали в прошлой части рассказа как о примере ученого, который наговорил океаны чепухи, но попал на золотые скрижали истории науки за те несколько крупных жемчужин, которые нашлись в этом океане. По Маргулис, вся история жизни — это не борьба за существование, а взаимопомощь и объединение сил: мягкий женский взгляд на мир был противопоставлен жестокой мужской биологической догме. История жизни — это просто история симбиозов. Некоторые единомышленники Линн договорились до того, что предки гусениц и бабочек когда-то были отдельными организмами, объединившимися в странный союз под лозунгом «Жить по очереди». Но все это осталось в разделе курьезов, а Маргулис вошла в историю как фактический первооткрыватель Великого симбиоза — соединения двух микробов, бактерии и археи, в одну клетку, от которой и произошли все эукариоты, то есть «ядерные организмы».
Археи — такая же ветка эволюционного древа жизни, как и бактерии, однако для архей чуть более типично пользоваться несколько архаичной биохимией. Такие вершины прогресса, как фотосинтез или кислородное дыхание, остались им недоступны. И когда на планете — благодаря освоившим фотосинтез бактериям — появился кислород, одной симпатичной архее показалось уместным отдать часть своей биохимии на аутсорс. Благо бактерии, способные использовать кислород для получения энергии, жили тут же, в том же бактериальном мате. Дальнейшее сокрыто тайной: то ли бактерия была проглочена археей, то ли заразила ее в качестве паразита. Но союз оказался взаимовыгодным. Бактерия стала «эндосимбионтом» (то есть «сожителем, живущим внутри»), и началась история сложных эукариотических организмов, из которых возникли все многоклеточные, включая читателя этих строк.