Волшебная эволюция - Стестад Ханна Нюборг

Ученые заметили, что почти все помощники приходятся близкой родней паре, в жизни которой они участвуют, то есть они помогают растить своих родных и двоюродных братьев и сестер, а также племянников. В случае выбора 94 % помощников отдавали предпочтение своим ближайшим родственникам.

У кровных родственников набор генов во многом похож. Если у вас родится ребенок, он унаследует примерно половину генов от вас, а другую половину — от второго родителя. Например, если у вас голубые глаза, а у вашего партнера карие, то вероятность того, что ребенок унаследует ваш цвет глаз, может варьировать от нуля до 50 %, в зависимости от генов партнера. Если у вас родится еще один ребенок, он получит новую комбинацию ваших генов и генов второго родителя, и в половине случаев второй ребенок унаследует ту же вариацию каждого гена, что и его брат или сестра. На деле это означает, что у меня примерно половина генов совпадает с моим братом. Также четверть моих генов совпадает с моей племянницей, дочерью моего брата. В эволюционной биологии это называется коэффициентом родства. Мой коэффициент родства с самой собой составляет 1, с моим братом — 0,5, с его дочерью — 0,25. Если у меня родится ребенок, мой коэффициент родства с ним также составит 0,5, как и с моим братом.

Таким образом, с эволюционной точки зрения брат или сестра имеют ту же «ценность», что и наши собственные отпрыски, тогда как «ценность» племянников вдвое меньше. Если у меня есть ген, отвечающий за помощь моим племянникам, существует 25 % вероятности того, что этот ген будет унаследован следующим поколением, поскольку мои племянники передадут дальше по наследству мои гены с той же вероятностью в 25 %. В этом смысле «выгодно» оказывать помощь своим родственникам, поскольку при взращивании племянников происходит такая же передача генного материала, как и при рождении собственных детей, просто не столь эффективная. Не стоит забывать, что все живые существа приходятся друг другу родней, стоит нам лишь заглянуть достаточно глубоко в историю. Так почему же мы задумываемся над тем, участвовать ли в жизни наших дальних родственников или нет?

Попробуем решить простую арифметическую задачу. Мы уже знаем, что тот или иной признак начинает распространяться, только если его преимущества перевешивают недостатки. Когда речь заходит о помощи семье, мы вводим в наше уравнение новый элемент, а именно коэффициент родства. Помощь стоит затраченных усилий только в том случае, когда коэффициент родства, помноженный на преимущество, оказывается больше недостатка.

Посвятив долгие часы и годы наблюдению за яркой жизнью белолобых щурок (без сомнения, не обошлось без многочисленных помощников), Эмлен и Редж смогли проверить, действительно ли щурки руководствуются этой же формулой. Оказалось, что шансы птенца на выживание повышались на 44 %, если в его кормлении принимала участие его родная тетя. Если умножить это на коэффициент родства между тетей и племянником (0,25), выгода от кормления птенца для самой тети составляет 0,11; это означает, что кормление племянника повышает ее шансы на передачу генного материала на 0,11 по сравнению с ситуацией, когда она не участвует в его взращивании. Недостаток роли помощника состоит в том, что тетя теряет возможность обзавестись собственным потомством, что, в свою очередь, составило бы преимущество 0,5. То есть если бы она имела возможность произвести на свет собственных птенцов, это бы оказалось для нее куда выгоднее. Но поскольку щурки-няньки почти всегда одиноки и у них нет партнера, с которым они могли бы вывести птенцов, гораздо полезнее помогать родственникам, чем вообще ничего не делать. И всегда остается надежда, что на следующий год одинокая тетя найдет себе пару.

На самом деле друг друга поддерживают не только африканские птицы. Эми Лидэйл, британский биолог из Университета Шеффилда, занимается исследованием аналогичного поведения у длиннохвостой синицы, одного из моих любимых видов птиц, который также обитает в Норвегии. Это очень симпатичная птичка, похожая на маленький пушистый шарик с черными глазками-бусинками. Своей формой она напоминает длинную ложку, или половник, поэтому в народе эту синичку называют ополовником. Длиннохвостая синица поддерживает своих родных так же, как и белолобая щурка, и исследование Лидэйл доказывает, что птицы этого вида помогают только в том случае, когда помноженное на коэффициент родства преимущество оказывается больше недостатка. Помогающих родственникам животных можно найти и в море: киты-косатки в северных районах Тихого океана делятся добытой рыбой с другими особями в стае, но лишь в том случае, когда даритель и получатель связаны кровными узами.

У муравьев-листорезов, которые проживают огромными колониями и выращивают грибы под землей, родственные отношения строятся очень непросто. Возможно, вам запомнилось из вводной части нашей книги, что все рабочие муравьи-листорезы приходятся друг другу сестрами и ни у одной из них нет собственного потомства. Поначалу кажется странным, что они добровольно приносят себя в жертву, однако стоит взглянуть на это через призму родства и генов, как все оказывается оправданным. Сестры-муравьи находятся в максимально близком родстве.

Как уже было сказано, коэффициент родства между родителями и детьми составляет 0,5. Член семьи, разделяющий с вами коэффициент выше чем 0,5, может с точки зрения эволюции оказаться еще более ценным, чем ваш собственный ребенок. У самцов просто-напросто нет отцов. Королева получает все необходимые ей сперматозоиды до основания колонии и впоследствии производит на свет потомство двумя способами: оплодотворенные собранными ранее сперматозоидами яйцеклетки превращаются в самок, тогда как неоплодотворенные (то есть развивающиеся без сперматозоидов, а значит, без участия отца) превращаются в самцов.

Таким образом, самки муравьев имеют очень схожее генетическое строение. Когда самка рождается, она получает два набора генетической информации (по одному от матери и отца), то есть по два варианта каждого из своих генов. Материнские гены представляют собой случайную комбинацию двух наборов генов самой матери, но отцовские гены полностью идентичны всему набору генетической информации, которым располагал отец. У него, в свою очередь, не было отца, а значит, у него может быть лишь один вариант каждого гена. Когда у самки муравья появляется сестра, унаследованные от отца гены совпадают у них на 100 %, в то время как существует лишь 50 % вероятности того, что материнские гены у них совпадут. Получается, что в общей сложности у сестер в среднем совпадает 75 % генетического материала, а коэффициент родства составляет 0,75.

Таким образом, для самки муравья заботиться о сестре (0,75) выгоднее, чем о собственном отпрыске (0,5), ведь, помогая сестре, она сможет передать дальше больше собственных генов. В данном случае гораздо лучше быть суперсестрой, чем матерью.

Такое необычное устройство семьи означает, что все муравьи в муравейнике безоговорочно заботятся друг о друге, и любая из самок добровольно отказывается от собственного потомства в пользу ухода за сестрами. В случае муравьев-листорезов это касается и рабочих, и солдат, они все — стерильные самки. Только в момент роения (когда муравейник достаточно разросся и стоит теплая погода) королева откладывает яйца, которым предстоит превратиться в продуктивных самцов и самок, покинуть колонию, спариться и основать новые колонии. Вплоть до этого момента муравейник представляет собой огромную колонию стерильных самок, каждая из которых усердно трудится на благо семьи, выполняя отведенную именно ей роль. Сестры-листорезы добывают листья, возделывают грибницу, избавляются от паразитов, кормят личинок; словом, делают все возможное для процветания муравейника. Помните: когда вы жуете бутерброд на привале в лесу, ползущий по вашей ноге муравьишка — это не кто иной, как одна из бездетных суперсестер.

Подобное сверхсоциальное устройство, со стерильными кастами и жестким распределением ролей, встречается не только у муравьев. Жизнь пчел и ос подчиняется этим же сложным генетическим законам. Однако справедливости ради нужно отметить, что существуют сверхсоциальные виды, у которых отсутствует данная система, поскольку коэффициент родства между всеми братьями и сестрами составляет 0,5, как и у людей. Это касается некоторых видов раков-щелкунов, южноафриканских голых землекопов и всех термитов. Голые землекопы (небольшие роющие грызуны) живут колониями, которые примерно на 80 % состоят из стерильных рабочих. Королева проявляет крайнюю агрессивность по отношению к самкам, пытающимся спариться с самцами. Удивительно, что этот вид землекоповых умеет пятиться и бежать вперед одинаково быстро, и некоторые биологи предполагают, что эта способность, возможно, связана с необходимостью стремительного побега от карающей королевы в условиях узких подземных ходов.