Расширенный фенотип: Дальнее влияние гена - Ричард Докинз

Вильямс (1966, с. 16) привлёк аллометрию в поддержку предположений о давлениях отбора, ведущих к увеличению размера мозга у людей. Он предложил, что изначально селекция была сфокусирована на ранней обучаемости детей. «Результирующий отбор на овладение вербальными способностями в как можно более раннем детстве мог бы породить, как аллометрический эффект развития мозга, популяции, в которых мог появиться случайный Леонардо». Вильямс однако не рассматривал аллометрию как оружие против адаптивных объяснений. Чувствуется, что он был справедливо менее лоялен к его особенной теории гипертрофии мозга, чем к общему принципу, изложенному в его заключительном риторическом вопросе: «не правда ли, нашему пониманию человеческого разума очень помогло бы знание задачи, для которой он был предназначен?».

Сказанное об аллометрии применимо также и к плейотропии – феномену влияния одного гена на несколько фенотипических эффектов. Это – третье из предложенных ограничений на совершенствование, который хочу описать до того, как приведу мой главный список. Она уже была упомянута в моей цитате Райта. Возможная путаница здесь проистекает из того, что плейотропия используется как оружие с обеих сторонам этих дебатов, если конечно это настоящие дебаты. Фишер (1930b) говорил, что вряд ли какой-нибудь фенотипический эффект гена может быть нейтрален, настолько маловероятно то, что все плейотропные эффекты этого гена будут нейтральны. Левонтин (1979b) с другой стороны отметил, что «многие изменения признаков – более результат плейотропного действия гена, а не прямой результат отбора самого признака. Жёлтый цвет мальпигиевых трубочек у насекомого сам по себе не может быть предметом естественного отбора, так как этот цвет никому не может быть виден. Скорее это следствие плейотропного действия гена, управляющего метаболизмом красного пигмента глаз, который уже может быть адаптивен». Здесь нет никакого реального противоречия. Фишер говорил о селективных воздействиях на генетическую мутацию, а Левонтин – про селективное воздействие на фенотипический признак; между ними та же разница, про которую я говорил при обсуждении нейтралитета в смысле биохимических генетиков.

Позиция Левонтина насчёт плейотропии связана с другой, к который я приду ниже, говоря о проблеме определения того, что он называет естественными «линиями швов», «фенотипическими единицами» эволюции. Иногда множественные эффекты гена в принципе неотделимы; это различные представления одного и того же предмета, как Эверест обычно имеет два названия, в зависимости от того, с какой стороны на него смотреть. То, что биохимик видит как молекулу для переноса кислорода, этолог отметит как красный пигмент. Но есть более интересный вид плейотропии, когда два фенотипических эффекта мутации отделимы. Фенотипический эффект любого гена (противостоящий его аллелям) – не свойство его одного, но также и эмбрионального контекста, в котором он действует. Это порождает избыточные возможности по изменению фенотипических эффектов одной мутации другими, и служит основанием таких уважаемых идей, как теория эволюции доминантности Фишера (1930a), теории старения Медавара (1952) и Вильямса (1957), а также теория инертности Y-хромосомы Гамильтона (1967). В этой связи, если мутация влечёт один полезный эффект и один вредный, то почему бы отбору одобрить гены-модификаторы, которые разделят эти два фенотипических эффекта, или уменьшат вредный эффект при усилении полезного? Как и в случае с аллометрией, Левонтин использовал слишком статичное представление о работе гена, рассматривая плейотропию как свойство этого гена, а не результат взаимодействия между геном и его (поддающимся изменению) эмбриональным контекстом.

Это подводит меня к собственной критике наивного адаптационизма, к моему собственному списку ограничений на совершенствование, списку, который имеет много общего с таковыми у Левонтина и Кейна, Мейнрада Смита (1978b), Остера и Уилсона (1978), Вильямса (1966), Курио (1973) и других. И верно – здесь есть гораздо больше согласия, чем можно предположить исходя из полемического тона недавних критических выступлений. Я не буду углубляться в конкретные случаи, кроме как для примера. Кейн и Левонтин подчёркивали, в этом нет общего намерения бросать вызов нашей изобретательности в выдумывании возможных выгод в конкретных странных поступках животных. Здесь мы ставим более общий вопрос – о том, что теория естественного отбора дает нам право предполагать. Моё первое ограничение на совершенствование – очевидно; его упоминают большинство авторов, пишущих про адаптации.

Запаздывание по времени

Любое рассматриваемое нами животное скорее всего сегодня уже «устарело», ибо построено под управлением генов, сформированных отбором в несколько более раннюю эру, в которой условия были другими. Мейнард Смит (1976b) предлагает количественную меру этого эффекта – «груз задержки». Он (Мейнард Смит 1978b) упоминает пример Нельсона про олуш, которые обычно откладывают только одно яйцо, но оказываются вполне способны успешно вывести и вырастить два, если второе добавить в ходе эксперимента. Это явно неудобный случай для гипотезы Лэка об оптимальном размере кладки, и сам Лэк (1966) не замедлил использовать «запаздывание по времени» как запасной выход. Он предположил, и совершенно правдоподобно, что размер кладки, равный одному яйцу у олуш развился в те времена, когда еды было меньше, и что для адаптации к изменённым условиям ещё не хватило времени.

Такое вот спасение проблемной гипотезы «постфактум» способно вызвать обвинения в грехе нефальсифицируемости, но я нахожу такие обвинения довольно неконструктивными, если не нигилистическими. Мы же не в Парламенте и не в зале суда, где адвокаты Дарвинизма подсчитывают полемические баллы против оппонентов, и наоборот. За исключением немногих истинных противников дарвинизма, которые эти строки вряд ли читают, мы все едины в принятии дарвинизма, и по существу согласны в интерпретации того, как в конце концов единственная работающая теория должна объяснить высокоорганизованную сложность жизни. Мы все искренне хотим знать, почему олуши откладывают только одно яйцо, хотя могут откладывать два; и нам мало интересен этот факт как пункт дебатов. Лэк, прибегнув к гипотезе «запаздывания по времени», возможно, подгонял под ответ, но совершенно не исключено, что он был прав, и это обстоятельство поддаётся проверке. Без сомнения, существуют и другие объяснения, которые, если повезёт, также могут поддаваться проверке. Мейнард Смит конечно прав в том, что мы должны оставить «пораженчество» (Тинберген 1965) и использовать такие непроверяемые объяснения, как «естественный отбор снова напутал» лишь как крайнее средство, как предмет исследовательской стратегии, если больше ничего не осталось. Левонтин (1978b) говорит почти то же самое: «Тогда биологи вынуждены прибегать к, в некотором смысле крайней адаптационистской программе, ибо альтернативы, будучи несомненно работающими в большинстве случаев, непроверяемы в отдельных».

Говоря об эффектах запаздывания по времени, нельзя не упомянуть того, насколько быстро (по эволюционным меркам – почти мгновенно) и радикально современный человек изменил среду обитания многих животных и растений. Поэтому мы вправе ожидать довольно широкого распространения анахронических адаптаций. Такая реакция на опасность у ежа, как сворачивание в шар – ныне печально неадекватна против автомобиля.

Непрофессиональные критики часто обращают внимание на некоторые очевидно неадекватные особенности поведения современного человека – скажем, усыновление или контрацепция – и в форме вызова требуют «объяснить это, если сможете, вашими эгоистичными генами». Как справедливо подчеркнули Левонтин, Гулд и другие – очевидно можно было бы, в зависимости от изобретательности, движением фокусника вытянуть «социобиологическое» объяснение из шляпы, дескать «так исторически сложилось», но я соглашаюсь с ними и Кейном в том, что ответ на такие вызовы – есть тривиальное упражнение; но это скорее определённо вредно. Усыновление и контрацепция, как и чтение, математика, и болезни, вызванные стрессом, – результаты жизнедеятельности животного, живущего в обстановке, радикально отличной от той, в которой естественный отбор сформировал его гены. Вопрос об адаптивном значении поведения в искусственном мире некорректен; и хотя на глупый вопрос можно дать глупый ответ, будет мудрее не давать никакого ответа вообще, и объяснить почему.

Одну из полезных аналогий я услышал от Р. Д. Александера. Полёт бабочек в огонь свечи никоим образом не увеличивает их итоговой приспособленности. До изобретения свечей в мире существовали только два вида компактных источников яркого света в темноте – или это астрономические объекты в оптической бесконечности, или это выходные отверстия пещер или других замкнутых полостей. Последний случай непосредственно предполагает ценность для выживания у стремления приблизиться к источнику света. Первый случай – тоже, но косвенно (Fraenkel & Gune 1940). Многие насекомые используют астрономические объекты как компасы. Так как они находятся в оптической бесконечности, то лучи от них параллельны, и насекомое, поддерживающее фиксированную ориентацию, скажем, 30 градусов к ним, будет лететь по прямой линии. Но если источник света не находится в бесконечности, то лучи от него не будут параллельны. Тогда насекомое, держащее фиксированный угол к лучам, будет лететь по сходящейся спирали к источнику света (если угол острый), или по расходящейся спирали (если угол тупой), или летать по круговой орбите, если угол равен точно 90° к лучам. Саможертвоприношение насекомого в огне свечи в этом случае само по себе не имеет никакой ценности для выживания; согласно этой гипотезе, это – побочный эффект полезной привычки к поддержанию направления с помощью источников света, которые предположительно находятся в бесконечности, Это предположение когда-то было безопасным. Теперь оно более не безопасно, и возможно, что отбор сейчас заработал, чтобы изменить поведение насекомых. (Впрочем, не обязательно. Накладные расходы по созданию необходимых усовершенствований могут перевешивать возможные выгоды: бабочка, «оплачивающая расходы» по созданию механизма отличения свечей от звёзд, может быть в среднем менее успешна, чем бабочка, которая не делает дорогостоящих попыток различения и соглашается с невысоким риском самопожертвования – см. следующую главу).