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

Закриптованный: как молодой миллиардер Сэм Бэнкман-Фрид разорил биржу FTX Закриптованный: как молодой миллиардер Сэм Бэнкман-Фрид разорил биржу FTX

Как Сэм Бэнкман-Фрид в одиночку подорвал доверие ко всем криптовалютным биржам

Правила жизни
RIB’ных дел мастера RIB’ных дел мастера

Верфь Lomac Nautica показала две новые модели RIB’ов

Y Magazine
Лес исторических заблуждений Лес исторических заблуждений

Путешествие по следам Большого террора в онлайн-проекте «Сандормох»

Weekend
Что делать, если смартфон быстро садится на холоде? Что делать, если смартфон быстро садится на холоде?

Рассказываем, почему телефон разряжается на холоде, и делимся полезным лайфхаком

Maxim
Светлана Иванова: «Страшно забронзоветь — хочется фантазировать, придумывать, хулиганить» Светлана Иванова: «Страшно забронзоветь — хочется фантазировать, придумывать, хулиганить»

Светлана Иванова — о знакомстве с Волчек, работе в театре и главном страхе

СНОБ
Павел Бесчастнов: «Тревога – это базовая функция выживания, испытывать которую могут только люди» Павел Бесчастнов: «Тревога – это базовая функция выживания, испытывать которую могут только люди»

Что такое тревога и почему некоторые люди тревожатся больше, чем остальные

Здоровье
Полотнища всем на зависть: 10 самых красивых флагов мира Полотнища всем на зависть: 10 самых красивых флагов мира

Страны демонстрируют творческий подход в вопросе государственных символов

Вокруг света
Любимый фикус в горшке: как сохранить ощущение дома в любой точке мира Любимый фикус в горшке: как сохранить ощущение дома в любой точке мира

Что такое «чувство дома» и как оно формируется?

Forbes
Как археологи подтверждали Библию Как археологи подтверждали Библию

Археологи подтвердили библейские рассказы

СНОБ
Как принимать решения в стрессовой ситуации: 3 подсказки Как принимать решения в стрессовой ситуации: 3 подсказки

Как научиться делать выбор в стрессовых ситуациях?

Psychologies
Как не купить б/у машину со скрученным пробегом. Инструкция от экспертов Как не купить б/у машину со скрученным пробегом. Инструкция от экспертов

Как проверить, не скручен ли пробег, и какие модели в зоне риска

РБК
«Корпорация самозванцев» «Корпорация самозванцев»

Теневая экономика и коррупция в сталинском СССР — отрывок из книги

N+1
У самого синего моря У самого синего моря

Компактная студия с видом на море

Идеи Вашего Дома
Береги грудь Береги грудь

13 факторов, повышающих риск развития рака молочной железы

Лиза
Стиль по знаку зодиака: что носить, чтобы стать привлекательнее? Стиль по знаку зодиака: что носить, чтобы стать привлекательнее?

Каждый знак зодиака обладает своими определенными характеристиками и чертами

VOICE
Испытание холодом Испытание холодом

Холод помогает думать быстрее и стареть медленнее

Здоровье
Мыслить вне рамок Мыслить вне рамок

Современный лофт в апартаментах, которые предназначались для сдачи в аренду

Идеи Вашего Дома
От каких фруктов и овощей стоит отказаться после 50: сомнительная польза От каких фруктов и овощей стоит отказаться после 50: сомнительная польза

Фрукты и овощи, которые могут быть вредны для тех, кто постарше

ТехИнсайдер
Тракты — это не только «Игра престолов»: чем Екатеринбург удивил девушку из Владивостока Тракты — это не только «Игра престолов»: чем Екатеринбург удивил девушку из Владивостока

Неожиданные параллели у городов, которые разделяет 5000 километров

Вокруг света
Чем американская водка отличается от русской Чем американская водка отличается от русской

Американцы извратили даже нашу национальную скрепу — великую и ужасную водку

Maxim
Мать-маньячка заперла родную дочь в комнате на 25 лет: ужасная история Мать-маньячка заперла родную дочь в комнате на 25 лет: ужасная история

Вот какой губительной бывает любовь родителей — история Бланш Монье

ТехИнсайдер
Если замерз замок в машине: 7 способов открыть дверцу Если замерз замок в машине: 7 способов открыть дверцу

Как проникнуть в автомобиль, доступ в который преграждает лед в замка двери?

CHIP
10 способов обращения с прошлым из сериалов 10 способов обращения с прошлым из сериалов

Как разные сериалы обращаются с историческим прошлым

Weekend
Van Der Valk EDGE 65 Van Der Valk EDGE 65

Как клиенты заказывают яхты своей мечты на верфи Van Der Valk

Y Magazine
Ошибки на местах: что мешает российским модным брендам развиваться Ошибки на местах: что мешает российским модным брендам развиваться

Какие ошибки совершают российские марки?

Forbes
Город-конвейер, небоскреб со статуей Ленина и парящие дома: самые безумные и эпичные проекты советских архитекторов Город-конвейер, небоскреб со статуей Ленина и парящие дома: самые безумные и эпичные проекты советских архитекторов

Неординарные проекты советских конструктивистов

Правила жизни
Как выглядели известные женщины-политики в молодости Как выглядели известные женщины-политики в молодости

Ангела Меркель, Людмила Набиуллина и другие известные лица в молодости

Maxim
Кто владеет самыми прибыльными компаниями России Кто владеет самыми прибыльными компаниями России

Forbes впервые представил рейтинг самых прибыльных российских компаний

Forbes
5 причин, почему быстрая зарядка может разочаровать 5 причин, почему быстрая зарядка может разочаровать

Быстрая зарядка: какие проблемы могут вас ждать

CHIP
9 книг, которые российские предприниматели советуют прочитать для поиска «внутренней опоры» 9 книг, которые российские предприниматели советуют прочитать для поиска «внутренней опоры»

Какие книги помогают предпринимателям «собраться» в трудные времена?

Inc.
Открыть в приложении