О ревности кур и гениальности женщин
Я дал ссылку на этот уже почти древний текст, когда обсуждал сообщение о женщинах-хирургах.
А поразмышляв решил. что он и в качестве топика будет не лишним - болшая часть читателей особо вникать в длинный текст по ссылке не станет.
А мне он и сегодня нравится, хотя сегодня я многое переписал бы
Давным-давно, когда - уж и не упомню, я прочитал статью в журнале «Наука и жизнь». Статья называлась «Почему курица не ревнива», и она произвела на меня сильное впечатление. Прежде всего тем, что с единой точки зрения можно было объяснить множество разных вещей - от поведения курицы до редкого попадания женщин в число великих творцов. А для ученого это всегда очень привлекательно, когда множество вроде бы совершенно разнородных явлений находят свое объяснение в рамках единого подхода.
Много позже, работая на биологическом факультете, я обсуждал ее идеи с несколькими биологами, и в основном эти идеи были подержаны. Вот сейчас я собираюсь их изложить здесь, посему прошу учесть читателей, что перед вами тот случай, когда личной собственностью автора являются только ошибки.
Зачем нам папа
Бабушка , а правда, что детей аист приносит?
Правда, внученька.
А хлеб Бог дает?
Ну конечно, Бог.
Бабушка, а зачем нам папа?
А и вправду, зачем? В принципе, прекрасно можно вообразить себе вид, процветающий без самцов и размножающийся таким образом, при котором самки порождают новых самок и обходятся без пап (такое размножение называют партеногенезом). И такие виды действительно существуют. Но их мало, и чем выше уровень организации, тем реже подобное встречается. Значит папы таки нужны, осталось выяснить зачем.
Первая и вполне очевидная польза - возможность получать новые комбинации генов, которые потом станут материалом для отбора. Именно эта выгода и стала основной причиной появления двух полов. Правда, при этом половина особей хотя в размножении своими генами участвует, но непосредственно потомства не создает, а это означает, что вид вдвое проигрывает в скорости размножения. Однако выигрыш за счет возможностей появления новых генных комбинаций настолько велик, что эта немалая потеря окупается с лихвой. Такой мотив формирования и сохранения в процессе эволюции полового типа размножения вполне очевиден.
Однако жизнь это настолько мощная система, что кажется всякая возможность, даже и весьма экзотическая [1] , которая возникает потенциально, непременно будет использована. Появление двух полов, представляющих один вид, открывает возможность формирования полового «разделения труда», причем в весьма разных направлениях. Можно дать возможность развиться в большей степени одним качествам у самцов, а другим у самок - и у многих видов жизнь пошла по этому пути, формируя ясно выраженный половой диморфизм, создавая самцов и самок очень непохожими друг на друга, иногда до такой степени, что их сначала принимали за разные виды. И, разумеется, это было связано с тем, что в популяции за ними закреплялись разные функции. [2]
И прежде всего эти функции оказались различны именно по отношению к действию отбора. В стабильных экосистемах формируются стабильные хорошо разграниченные виды. Они очень хорошо приспособлены к условиям обитания, очень точно встроены в свои экосистемы. Благодаря "точной настройке" свойств в таких экосистемах могут сосуществовать многие близкие виды, каждый из которых занимает достаточно узкую экологическую нишу - вспомним впечатляющую картину африканской саванны, на которой одноверменно пасутся многочисленные стада нескольких видов копытных. Высокая специализация видов обеспечивает высокое биоразнообразие. Однако узкая специализация и высокоточная приспособленность к определенной нише таит в себе и некоторую эволюционную ловушку.
Чтобы понять суть вопроса придется еще раз обратиться к нормальному распределению (гауссиана рулит и здесь)
Рис.1 Графики нормального (гауссового) распределения
Вот большинство свойств (параметров), важных для выживания, у живых существ распределены по гауссиане. [3]
Понятно, что в стабильной ситуации среднее по всей популяции значение любого жизненно важного параметра будет практически совпадать с оптимальным для выживания. Для удобства рассмотрения мы выберем шкалу измерения таким образом, чтобы такому оптимуму отвечало значение 0 (ноль); у нормального распределения среднее значение рассматриваемой величины всегда совпадает с наиболее вероятным значением, поэтому у всех наших графиков максимум будет в нуле.
У нас на рисунке три нормальных распределения; у них у всех среднее значение одинаково и равно 0, а различаются они стандартным отклонением σ (сигма). Это параметр, управляющий «размазанностью» кривой вокруг среднего значения.
При малом значении σ мы получим узкое и высокое распределение, разброс свойств минимален, у всех особей значения исследуемого параметра близки к оптимуму (красная кривая). При большом значении σ получим низкую и широкую кривую, в популяции нередки особи, у которых значение параметра весьма отлично от оптимального (синяя кривая). Зеленая кривая представляет некий промежуточный случай.
Давайте вообразим себе три популяции (или три вида) у которых распределение некоего параметра описывается тремя нашими кривыми. На первый взгляд кажется, что преимущество всегда будет за видами, у которых распределение соответствует красной кривой. Например предположим, что отклонение на 1,5σ означает незначительное ухудшение шансов на выживание и принесение потомства, отклонение на 2 σ ухудшает такие шансы на 10%, а отклонение на 3σ вообще несовместимо с жизнью
Тогда у распределенных по «красному» варианту - полная жизнеспособность практически у всех особей, у «зеленых» несколько процентов ухудшат свои шансы на 10%, а вот «синие» - понесут серьезные потери. И по первому впечатлению, красные имеют очевидные селективные преимущества.
Так то оно так, но лишь до тех пор, пока среда отличается высокой стабильностью.
А теперь представим себе, что вдруг случилась экологическая катастрофа - и оптимум сместился в район 2,5 или даже 3. В этом случае красные в первом же поколении потеряют практически всю популяцию, зеленые сохранят примерно четверть, а синие почти половину.
Ничего нельзя приобрести, ничего не потеряв. Красные практически идеально приспособлены к наличной ситуации, но они почти утратили ресурс изменчивости. Зеленые и синие приспособлены к наличной ситуации хуже, но зато лучше подготовлены к внезапным переменам, ибо в своем генофонде хранят значительный запас изменчивости. И палеонтология знает уже не один случай, когда высокоспециализированные виды прекрасно приспособленные к своей среде погибали при быстрых изменениях этой среды, расплачиваясь за отсутствие ресурса изменчивости.
Таким образом получается, вопрос "а что нужнее" - точная приспособленность или широкий ресурс изменчивости - некорректен. Потому что оба свойства нужнее.
Это понятно. Плохо другое. Высокое качество приспособленности к тому, что есть, и готовность к потенциальным переменам (запас на будущее) равно важны, но плохо совместимы. За ресурс изменчивости приходится платить смертями в каждом текущем поколении, а значит и снижением репродуктивного потенциала популяции. И где искать компромисс несовместимых требований? вроде бы нет выхода.
Выход есть! И он именно в различии ролей полов в размножении. Ведь рожают только самки, самцы не рожают детей, зато могут поучаствовать в рождении детей у многих самок. Т.е. потери числа самцов и самок очень по разному скажутся на репродуктивном потенциале популяции. Если каждая самка есть репродуктивная ценность, и ее следует беречь, то некоторым числом самцов можно и пожертвовать, не подрывая жизнеспособности популяции [4] .
Получается интересный вывод: наследственный консерватизм и узкую приспособленность следует предоставить самкам, а вот изменчивость и разнообразие самцам. Крайние варианты, далеко отклонившиеся от оптимума, будут характерны именно для самцов. Из них значительная часть погибнет, но это необходимая плата за сохранение некоторого генетического разнообразия популяции, притом плата не слишком подрывающая репродуктивный потенциал вида.
Важное предположение
Вот теперь у нас получилось, что папы таки необходимы, без них необходимый ресурс изменчивости трудно совместить с требованием оптимальной приспособленности. Т.е. в оптимально устроенной популяции распределение самок должно напоминать, скажем, зеленое, а самцов синее.
Но позвольте, позвольте, как же так? - воскликнет проницательный читатель. - Ведь всего одна хромосома определяет различие самцов и самок. Значит генетическое разнообразие обоих полов одинаково! И как прикажете обеспечить различие распределений у полов?
И будет почти прав. За исключением одной важной тонкости: наличие неких сильных отклонений от стандарта в геноме не означает непременно наличие больших отклонений в фенотипе, понимаемом как вся совокупность внешних и внутренних свойств, сформировавшихся (проявившихся) в процессе индивидуального развития. Потому что генетические различия не обязаны проявляться.
Чтобы наша гипотеза о различных ролях самок и самцов в отборе заработала, нам понадобится всего одно предположение - о различии жесткости контроля за проявлением генетического разнообразия полов в процессе формирования организма .
У самок на этапе формирования организма из зародыша происходит гораздо более жесткая «канализация развития» - формирование организма жестко направляется к некоему стандарту, при заметно ослабленной зависимости от записи в геноме, некоторые «крайние» варианты очень сильно смягчаются.
У самцов генетический контроль заметно слабее, и генетические различия проявляют себя гораздо резче, потому и фенотипический разброс свойств много больше - кривая выходит порядком размазанной. Посему детская смертность среди мальчиков заметно выше - это плата за проявленное разнообразие. И первое явление, которое объясняет наша гипотеза.
Но разнообразие, и именно проявленное в фенотипе разнообразие необходимо для выживания вида, ведь отбор может выбирать лишь из различных фенотипов, на скрытое разнообразие он среагировать не может. А разнообразие фенотипов - удел самцов, потому подправим строку классика:
Папы всякие нужны,
Папы всякие важны
Красота и гениальность - две вещи несовместные
А ведь женщины красивее нас.
Но как давно замечено, красота есть соответствие внешности некоему оптимальному стандарту физических свойств. А женщины менее отклоняются от стандарта во всем, и во внешности в том числе. И потому они прекрасны.
Вот мы обнаружили второе известное всем явление, которое можно объяснить, исходя из гипотезы о различиях проявленного разнообразия у полов.
Да, прекрасны. Но вот гений … гений это безусловно проявленное отклонение от середины, от оптимума, и притом очень далекое отклонение. А далекие отклонения программа развития женщин беспощадно подавляет.
Конечно гением нельзя родиться, им можно только стать. Но не каждый человек даже при самом благоприятном сочетании внешних условий и при наличии самых лучших учителей может стать гением. Необходим подходящий материал, и притом сильно отклонившийся от среднего значения материал. Т.е. потенциальный гений должен обладать неким сочетанием свойств, притом хотя бы некоторые из них должны от оптимума отличаться очень сильно.
А вот это как раз у женщин встречается реже, чем у мужчин, притом в сотни раз реже. Взгляните, в районе 2 зеленых будет меньше чем синих примерно в 2-3 раза, но вот в районе 4 - о, там отношение будет измеряться в тысячах. Так что гении - это, парни, сугубо наша парафия, великие свершения - дело мужей.
Да великие свершения, большие отклонения от нормы это царство мужчин. Но большие отклонения - они ведь в обе стороны случаются. Т.е. из того, что мы доминируем в отклонениях, в очень нестандартных вариантах следует лишь то, что у нас больше σ, но вовсе не следует, что у нас и среднее выше.
И только так.
Парни, давайте признаем: гениев среди нас больше во много раз, но и идиотов тоже больше во много раз. И наличие большого количества гениев не доказывает, что мы в среднем умнее, а лишь подтверждает, что мы разнообразнее.
Да и тут нечем гордиться, ведь мы разнообразнее именно потому, что менее ценны с биологической точки зрения.
И в той части популяции где больше красивых будет меньше гениев. Впрочем, это с точки зрения популяции, на отдельных представителей это не распространяется, и гениальные красавцы (и красавицы) бывают.
Отметим - это третий общеизвестный факт, который объясняет гипотеза о различии ролей и различии в контроле за проявлением разнообразия.
Неревнивая курица, гусары и официанты
Мы рассмотрели некий общий случай, но очень интересно проследить осбенности обнаруженной закономерности для разных видов.
И первое важное различие пройдет по линии хищники-травоядные. Ну точнее не все хищники и не все травоядные, в мире живого кажется вообще нет места абсолютным и универсальным закономерностям, это не механика, тут все сложнее.
Тем не менее важные отличия наблюдаются между волками и курами. Или скажем между волками и верблюдами.
Приглядимся поближе.
Волки формируют семью и детей выращивают вместе. Дети у них рождаются совершенно беспомощными, маленькими и слепыми, Первое время их нельзя оставлять одних, они полностью зависят от матери и питаются только молоком. А когда подрастут и начнут есть мясо, им нужно много этого мяса, чтоб быстро расти.
Но одной волчице очень трудно добыть нужное количество еды. Воспитать полноценное потомство можно только вдвоем, неполная волчья семья обречена на потерю многих волчат. Т.е. волк-папа очень даже нужен, он помогает кормить детей. Это такой себе муж-официант, который все тащит в норку.
И между прочим волка от волчицы неопытному человеку очень нелегко отличить. Они имеют одинаковую покровительственную окраску, да и по размеру отличаются не так уж сильно. И еще у них есть интересная особенность - в драках за статус или за самку они не убивают друг друга, у них есть поза подчинения.
А теперь поглядим на петуха во дворе. Во-первых он один, второго петуха он не потерпит. Все куры во дворе - его жены, но конфликтов по этому поводу между курами не бывает. Куры совершенно не ревнивы. Во-вторых у большинства пород кур и видов куриных он резко отличается от кур. Его окраска яркая, он криклив и задирист.
Однако яркая раскраска она ведь означает, что ястребу сверху лучше всего видно именно петуха, он как бы кричит хищнику - вот он я! Почему?
Ларчик открывается просто - у хищника корм транспортабельный. Заботливый папаша вполне может накормить маленьких детей и маму, пока она не может охотиться. Потому полная семья с двумя родителями - залог здорового и многочисленного потомства. И папа почти так же ценен как мама. Потому и окраска у него покровительственная, и не склонны самцы друг друга убивать, хотя отнюдь не против подраться. Это мужья-официанты.
Но у травоядных картина иная. Травы не натаскаешь на семью, корм объемный и нетранспортабельный. Потому олененок или жеребенок рождаются большими, на ногах своих стоять могут в первый же час после рождения, и очень скоро начинают сами прикармливаться, дополняя мамино молоко. Т.е. папа, сыграв свою роль в зачатии, в дальнейшем детям не нужен.
Потому самцы травоядных беспощадно брошены в горнило отбора. Если принесет потомство один из десяти или даже двадцати - это вполне подходящий вариант. Зато это будет прекрасный высоко жизнеспособный геном. Потому-то самцы травоядных зачастую резко отличны от самок и лишены покровительственной окраски - пусть спасается от хищника за счет сообразительности и ловкости. Многие самцы травоядных бессмысленно агрессивные твари. Мужчина особенно с палкой (волк не отличит ружья от палки) может прийти к гнезду волков, забрать волчат и уйти. Волки будут выть, идти за ним, но не нападут, они боятся человека. А найти петуха, который вполне способен на человека напасть, совсем не трудно (о быках даже не говорим). А самцы носорогов вообще атакуют все что движется, были случаи, что они нападали на железнодорожные вагоны.
Перед нами гусары. Они разодеты в пух и перья, они горды и самолюбивы, они много и со вкусом дерутся, и зачастую дерутся насмерть. Жен у них куча, они ни от одной не отказываются, охотно за них дерутся, но вот насчет заботиться - это извините. На это они не способны, да жены от них того и не ждут. Жены таких гусар совсем не ревнивы, и понятно почему. Накормить ни детей ни их самих папа не может, а все, что он для здоровья потомства сделать может, он уже сделал - передал детям свои замечательно здоровые гены. Так зачем ревновать?
Как легко понять, вот у самцов такого типа степень контроля за реализацией генома минимальна. Можно дать проявиться всем свойствам - и плохим и хорошим. Ибо невозможно знать наперед, какие свойства завтра окажутся полезными, а какие нет. И различия во внешности, вообще разброс свойств у самцов максимальный, поскольку потери несущественны - все равно потомство принесет один из десяти.
И дело не только в том, что мы выберем лучшего из лучших для сейчас. Дело еще и в том, что невозможно знать наперед, какие свойства завтра окажутся хорошими. Но даже при достаточно резком изменении среды благодаря "размазанному" распределению самцы с подходящими свойствами скорее всего найдутся. Пусть их будет немного, так ведь много и не нужно. Эти новые победители сформируют потомство, а их дочери закрепят новый оптимум.
А как у людей? А мы всеядны, мы где-то посредине, и у нас встречаются разные типы поведения и у мужчин, и у женщин. Одно плохо - нередко разные типы поведения демонстрирует одна и та же женщина, но в разное время. Т.е. пока девушка гуляет с парнем она хочет, чтобы он был смел, был ярок, был красив, производил впечатление - в общем, подайте ей героя-гусара.
А вот выйдя замуж и родив ребенка - она хочет совсем другого. Чтоб побольше был дома, побольше времени жене и детям, чтобы ремонт, чтобы порядок - и поменьше гулял с мужиками и поменьше общенья с другими женщинами. Короче, чтобы был сереньким официантом. Но из гусар плохие официанты, у них ведь даже и гормональный портрет другой.
Миф как всегда четко уловил суть, просто смыслы раскрываются постепенно. Вспомним знаменитую историю о Геракле и Омфале. У нимфы Омфалы был роман с Гераклом, но потом она усадила Геракла за прялку. А Гераклу плохо за прялкой, он не приспособлен к такой жизни, он от нее хиреет.
Вот, девочки хорошо бы вам еще до свадьбы решить - так кто же вам на самом деле нужен.
У всех этих идей есть еще некоторые интересные следствия, но…
Но тут Шахразаду застигло утро, и она прекратила дозволенные ей речи. Текст и так слишком длинный. Об остальном - в следующий раз.
--------------------------------------------------------
[1]
Меня когда-то поразил один факт. Все из школьного курса знают, что ДНК кодирует последовательность аминокислот в белке, для чего используется код из 4-х оснований-букв (A-аденин, Г-гуанин, Ц - цитозин, T - тимин). Однако так как аминокислот 20, а букв всего 4, то каждая аминокислота кодируется специальной последовательностью из трех «букв» и еще две трехбуквенные последовательности используется в качестве символов «начало» - АТГ и «конец» - TAГ, TГA, TAA, любой из трех вариантов. Т.е комбинация «начало» есть сигнал мРНК, что именно отсюда следует начинать считывать последовательность аминокислот, которая и сформирует нужный белок. Вот меня еще очень давно заинтересовал вопрос: а что будет, если конец одного триплета и начало другого сложатся в символ «начало». Скажем, у меня рядом стоят два триплета: ТAТ(тирозин) и ГTC (валин). Будет ли сочетание двух последних символов тирозина и первого символа валина - ТАТГТС прочитано как новое начало? Ведь тогда получится, что одна последовательность оснований в ДНК кодирует два белка одновременно! Это может быть благом - но ведь может и привести к дикой путанице? Оказалось, да такое возможно, и есть организмы, которые такой возможностью активно пользуются. Поистине жизнь - удивительная вещь и пользуется всем, чем в принципе можно воспользоваться
[2] Это не единственная и даже не самая важная причина, по которой практически все животные (исключение - бделлоидные коловратки) используют половое размножение. Эволюционно более важной представляется возможность перемешивания генов при слиянии гамет и получение за счет этого новых сочетаний. Однако высокая распространенность полового диморфизма указывает, что и половое разделение труда тоже оказалось важным ресурсом эволюции
[3] Речь идет о признаках, которые могут принимать непрерывный ряд значений. С сугубо дискретными признаками, типа «есть» - «нет», как, например, серповидная форма эритроцитов или «белый»-«окрашенный» цветок гороха, картина, конечно, иная
[4] За исключением строго и пожизненно моногамных видов, но их не так много.