Кому интересен гусиный пенис?

И общаются птицы как-то странно. Во время брачного сезона клоака у них набухает и даже выпячивается наружу, сигнализируя заинтересованным окружающим готовность к продолжению рода. Дальнейшее почти все из нас видели. Сначала осуществляется более или менее долгий ритуал ухаживания, а затем происходит самое главное, но это главное у большинства птиц продолжается обидно мало в сравнении со всем предшествующим - как правило, какую-нибудь секунду, а то и полсекунды, не больше. Самец оседлывает самку, она располагается так, чтобы он удержался в этом гордом положении, и сдвигает хвост, подставляя свою клоаку его клоаке, и обе клоаки прижимаются друг к другу (в этом месте ученые с улыбкой произносят свое любимое насмешливое: «Клоачный поцелуй» - и добавляют, что изредка следом за этим поцелуем происходят еще два-три, для верности). И все. И никаких тебе Ромео и Джульетты ни в оригинале, ни в переводе Пастернака.

А что же те, которым повезло? Что же наши гуси-лебеди, а также утки-индюки? А тут опять странности. Прежде всего у самцов этих видов еще в эмбриональном состоянии клоака в одном месте разрастается и превращается в пенис. Но в какой пенис! Длиной иногда больше всего тела. Но это в раскрученном состоянии. Потому что обычно этот пенис свернут винтом, как настоящий штопор-пробочник для открывания бутылки. И что всего удивительнее – у всех в определенную сторону: против часовой стрелки. И отнюдь не для того, чтобы скрыться до поры до времени внутри самцового тела, как вы могли бы подумать, а для того, чтобы легче осуществить свое назначение - как любого пробочника открыть пробку. Только в данном случае этой «пробкой» является самочья вагина. Потому что вагина у самок этих птиц, оказывается, тоже свернута штопором. Только свернута она – не падайте со стула – в противоположную пенису сторону, то есть по часовой стрелке. Сначала даже не поймешь – зачем это природе? Разве не она дала всем живым тварям указание «пру и рву», то бишь «плодитесь и размножайтесь»? И даже секс придумала для лучшего исполнения нами этого ее указания. В чем же дело?

Тут мы опять вынуждены озадаченно обернуться к ученым, а они с готовностью нам все объясняют (славные все же люди, эти доктора наук и академики). Все правильно, объясняют они, «пру и рву», секс, два пола, но стратегические цели-то у самцов и самок разные. Селезень всего-то и хочет любую самку настигнуть, оседлать, ввести в ее вагину свой штопор и оплодотворить, чтобы его гены получили продолжение. Ибо они у него эгоистичны, эти его гены, как справедливо заметил Ричард Докинз, даже свою замечательную книгу озаглавивший именно этими словами: «Эгоистичный ген». А вот самке нужны гены не от любого самца, а у которого они получше. И потому вагина у нее закручена противоположным штопором, чтобы первый попавшийся самцовый пенис не ворвался в нее сразу до конца и не оплодотворил. Пусть застрянет по дороге и там освободится от спермы. А у нее ниже, по ходу ее свернутой штопором вагины, имеются многочисленные пазухи - этакие углубления вроде карманов. И вот в эти карманы, за пазуху, она на время отправит эту стекающую сверху сперму самца. Пусть, мол, полежит, а я пока с другими познакомлюсь, от них тоже соберу, потом сравню и выберу. В общем, не хочет она подзалететь от первого же оседлавшего ее самца, вот и воротит от него свою вагину противоположным штопором. Настоящая война полов, завершают ученые, радостно потирая руки, двигатель эволюции!

Такой вот секс у птиц. Не правда ли, интересный? И ведь все это выяснили наши славные ученые. Вот, к примеру, та же вышеупомянутая доктор Патриция Бреннан, это ведь она открыла многие из этих чудес селезневого пениса и утиной вагины. Она их изучала в их совместной эволюции и наглядно показала, что на каждое усовершенствование пениса у селезней утки вскоре отвечали усложнением устройства своей вагины, так что гонка вооружений и здесь имела место, как в любой настоящей войне. А вот другой доктор наук, некто Мартин Кон из университета штата Флорида, тот заинтересовался другим эволюционным вопросом: что было раньше у птичьих самцов – пенисы у всех или полное отсутствие пенисов у тех же всех? И заинтересовавшись, устремился решать этот жгучий вопрос. Он подошел к делу так. Взял самок из двух-трех видов птиц, у которых сейчас нет пенисов, и еще из двух-трех видов с пенисами, дал им забеременеть и стал изучать их эмбрионы на разных стадиях развития. И что он увидел? Поначалу у всех эмбрионов на месте будущей клоаки вырастает небольшой бугорок, у всех одинаковый. Но потом у эмбриона петуха он расти перестает, а у эмбриона селезня постепенно развивается в настоящий пенис.

А почему? Оказалось, что в клетках этого бугорка у эмбриона петуха начинает производиться некий белок, который останавливает рост пениса, а потом вообще начисто его ликвидирует, что называется, в зародыше. Доктор Кон выделил этот белок и ввел его в бугорок селезневого эмбриона – и представьте себе, получил селезня без пениса. Точнее, с каким-то сморщенным кусочком крайней плоти. А когда он в эмбрион петуха, наоборот, ввел другой белок, который подавлял работу первого белка, то у эмбриона петуха начал развиваться настоящий пенис. Вопреки эволюции! Надо полагать, у петухов и всех прочих птиц этот первый белок играет такую важную роль, что ради него эволюция когда-то пожертвовала их пенисами. А у селезней и им подобных второй белок, видимо, важнее, поэтому у них пенисы остались. Но что интересно, оказывается, чем меньше этот пенис, тем больше у данного самца потомков. Опять интересный вопрос, требующий изучения. И что ни ответ, то еще одно проникновение в тайные механизмы ее величества природы.

Так что лично я, пожалуй, дал бы Патриции Бреннан еще один грант для дальнейшего изучения гусиного пениса. Глядишь, еще что-то поймем в эволюции секса. А то ее почти заклевали, эту Бреннан вместе с тем же Коном и другими подобными, которые занимаются всеми этими странностями природы. В Соединенных Штатах сейчас идет сокращение бюджетов, и вот некоторые сенаторы с конгрессменами решили сэкономить на науке. Увидев, что ученые изучают гусиные пенисы, тут же возопили: «Народу не нужны все эти экстравагантные научные штучки, даешь науку прикладную и понятную!» Чтобы, мол, показывала исключительно, как сделать смартфон посмартее и волосы на лысине погуще. Призыв явно популистский, кстати, ведь народ в Америке науку традиционно не очень любит, особенно фундаментальную, биологию с ее человеком от обезьяны и астрономию, по которой Земля вращается вокруг Солнца, во что четверть американского народа решительно не верит.

Но сенаторы ведь люди, наверное, грамотные, как им-то не стыдно? Что, они не знают, что эта якобы экстравагантная наука не только в проблемы эволюции углубляется, но в конце концов приносит пользу именно реальной жизни. Возьмите ту же ящерицу гекко. Ученые годами изучали, как она, эта ящерка, ходит, не падая, по потолку, а недавно на основе этих изучений было создано новое клейкое вещество геккскин, которое удерживает подвешенный к протолку груз весом 300 килограммов! Или вот тоже совсем недавно на основе «экстравагантных» исследований влияния электрического поля на размножение бактерий было разработан многообещающий антираковый препарат цисплатин. И таких примеров можно привести тьму. Да что там – даже изучение гусиного пениса обещает пролить свет на причины предродовых нарушений развития пениса у детей. Нет, стыдно за сенаторов. Даже ребенку понятно, что без фундаментальной биологии не было бы и четверти современной практической медицины. Надо, я уверен, срочно дать грант и на изучение гусиного пениса, и на изучение моногамии у луговых хомячков, и на изучение ходьбы пингвинов. А деньги на это взять из зарплат сенаторов и прочих безграмотных политиков, решающих судьбы науки и наши с вами судьбы вообще.

Рафаил Нудельман
"Окна", 5.06.2014

********************************

Где кончается индивидуальность?

В замечательной книге американского профессора Лесли Томаса «Медуза и улитка» есть такой рассказ. С полвека назад итальянские ученые обнаружили в море особый вид голожаберных (то есть лишенных твердой раковины) улиток, у которых возле рта жил прикрепившийся там паразит – небольшая медуза. Отказавшись от передвижения, она устроилась там, где в хозяйский рот проплывает пища, дабы и ей что-то перепадало. Видимо, расчет ее оправдался, ибо она не только там жила, но и размножалась. Далее выяснилось, что потомки этого паразита, едва появившись, уходят в самостоятельное плавание и вырастают в полноценных медуз. Тем временем улитка тоже рожает себе улитёнышей, и те тоже растут, но недолго. Уже в раннем детстве они попадают в щупальца подросших медуз, которые их проглатывают. И зря, потому что, попав в медузу, такой улитёныш продолжает расти, пожирая ее изнутри, пока от нее не остается лишь крохотная медузка-паразит, прикрепившаяся возле рта взрослой улитки, - то есть то, с чего мы начали.

Такой вот кругооборот паразитизма в природе. Или, если хотите, кругооборот взаимопомощи. Ибо взрослая улитка помогает паразиту-медузе вырастить взрослых медуз, которые помогут ее детенышам стать взрослой улиткой. В этом цикле каждый из участников так зависит в своем выживании от другого вида, что между ними трудно провести границу – где кончается один и начинается другой. Профессор Лесли признается, что этот симбиоз его даже немного пугает. Ведь мы привыкли к четкому ощущению границ своего «я». Мы считаем себя индивидами, не включая в это наше самоопределение все те миллиарды бактерий-симбионтов, которые живут в нашем организме и от которых во многом зависит наша «индивидуальность» (недавно, например, выяснилось, что эти бактерии влияют даже на работу нашего мозга).

А ведь мы не просто сожительствуем друг с другом - мы и наши бактерии. У каждого из нас есть свой индивидуальный набор этих бактерий. И мы в этом не одиноки. К примеру, у многих бобовых растений есть «индивидуальность», определяемая тем видом особых веществ - гликопротеинов (соединение сахара с белком), - который этот вид растений производит. Так вот, в зависимости от этих меток на корнях того или иного растения поселяются те или иные виды бактерий-паразитов - ризобиум, которые в ходе жизнедеятельности вырабатывают необходимый растению азот. И вырабатывают они его лишь во взаимодействии со «своими» растениями. Бактерии, живущие на корнях люцерны, не могут жить на корнях сои, и наоборот. Это значит, что соя не может жить без «своих» бактерий, а люцерна – без «своих». Кто же здесь чью «индивидуальность» определяет? Можно ли вообще их разделить? Где проходит граница, отделяющая «индивидуальность» растения и «индивидуальность» его бактерий? Не стирает ли такое явление паразитического симбиоза эту границу?

Вы, наверное, воскликнете: нет, не стирает! Гены – вот что отличает индивид от индивида. Гены – вот что определяет (и сохраняет) индивидуальность всякого существа. Вы воскликнете, а я вам на это расскажу еще одну поучительную историю. Она начинается с малоприятного паразита, живущего на цитрусовых и некоторых цветочных растениях вроде бегонии, далии, тюльпанов и т. д. Имя ему «мучнистый червец», хотя точнее было бы назвать его «мучнистый клоп», потому что он очень напоминает плоского древесного клопа, присыпанного мукой (но это, конечно, не мука, а частицы порошкообразного воска).

Паразит портит растения, потому что высасывает из них сок, испражняется каплями, в которых бурно растут вредные грибковые, и, словно этого не хватает, еще и отравляет листья своими токсинами. Уже в 1950-е годы этого паразита детально рассмотрели под микроскопом и обнаружили, что в его клетках есть какие-то странные «пакеты», внутри которых живет паразит меньшего ранга – бактерия вида Moranella endobia. Но лишь полвека спустя выяснилось, что «пакеты», внутри которых живет моранелла, - это тельца еще одного паразита, Tremblaya princeps, который по размерам больше моранеллы и служит ей домом. Вы можете наглядно увидеть это на картинке, где красное - это тельца тремблаи, зеленое – тельца живущих в ней моранелл, а синее – ядро клетки червеца. Этакая паразитическая матрешка.

В самой матрешке ничего особенного нет. Например, внутри недавно обнаруженного гигантского мамавируса (его ДНК насчитывает свыше тысячи генов) нашли крохотного «спутника», имеющего всего 21 ген – своего рода вирус-паразит вируса-паразита амебы. Особенность пары тремблая - моранелла в другом. Червец, как уже сказано, высасывает из растений их сок. Но превратить составные части этого сока в необходимые ему белки он сам не может. Ему нужны для этого гены тремблаи. Тремблая получает от червеца пищу, а взамен выдает ему произведенные ею (из этой пищи) аминокислоты (составные части белков). Они взаимозависимы: тремблая может жить только внутри мучнистого червеца, а мучнистый червец не может жить именно без тремблаи. Но, оказывается, сама тремблая тоже нуждается в помощи, и эту помощь ей оказывает живущая в ней моранелла.

В 2011 году ван Долен и Мак-Кутчен сумели расшифровать геномы обеих бактерий и выяснили, что у тремблаи есть всего 121 ген. На сегодняшний день это самая маленькая по числу генов бактерия-паразит (вспомним мамавирус с его тысячью генов). Но, как ни странно, геном моранеллы оказался почти вчетверо больше генома тремблаи (в нем обнаружилось 406 генов). Более того, у тремблаи на самом деле не оказалось всех тех генов, которые необходимы для производства аминокислот, которые нужны ее хозяину червецу. Зато они нашлись у моранеллы, и это позволило понять ее роль: моранелла помогает тремблаи вырабатывать аминокислоты, необходимые червецу. Иными словами, она помогает своей хозяйке помогать ее хозяину. Вот такой тройной паразитический симбиоз.

Но и это еще не конец истории. Дело в том, что гены для синтеза аминокислот очень древние, они есть у всех живых организмов. Как они могли исчезнуть у требмлаи? Заинтересовавшись этим вопросом, Мак-Кутчен и его аспирант Кушниц нашли другой вид червеца, овсяной, внутри которого есть только тремблая и нет моранеллы. И оказалось, что в овсяном червеце тремблая имеет гены для синтеза аминокислот. Выходит, в цитрусовом, заполучив внутрь себя моранеллу с такими же генами, она свои аминокислотные гены отбросила, положившись в этом вопросе на своего паразита.

Но куда же делись эти отброшенные гены? Биологи знают, что очень часто симбионт, не нуждаясь благодаря хозяину в каких-то генах, передает их в его ДНК. Поэтому Мак-Кутчен и Кушниц исследовали ДНК цитрусового червеца на предмет поиска в нем «пропавших колен» тремблаи и действительно нашли в этой ДНК следы каких-то бактериальных генов, но не тремблаи, а более древних паразитов, которые в свое время, задолго до тремблаи, а тем более до моранеллы, внедрились в клетки червеца, а затем, видимо, погибли, оставив червецу в наследство часть своих генов. Таких паразитов, судя по их генам, было не меньше трех, каждый иного бактериального вида, и тут я могу наконец задать, вам вопрос, который давно вертится у меня на языке: так чьи же из этих шести комплектов генов определяют индивидуальность цитрусового мучнистого червеца? Можете ли вы провести границу этой индивидуальности? Потому что лично я затрудняюсь.

Михаил Вартбург
"Окна", 5.06.2014