Как возникают мутуализмы в мире эгоистичных генов

Размножение для самки фигового оса-опылителя — кошмарный процесс. Готовая отложить яйца, она покидает инжир, в котором родилась и оплодотворилась, и ищет другой. Найдя его, она протискивается внутрь через узкое отверстие, предназначенное для этой цели, часто теряя крылья и усики в этом акте материнской преданности.

Внутри камеры, заполненной семязачатками, происходит два важных события. Оса откладывает яйца, выполняя свой биологический императив. Но при этом она также доставляет пыльцу, принесённую из родного инжира, что является единственным способом оплодотворения для растения-хозяина. После этой «сделки» оса погибает, а инжир продолжает развитие.

Эта взаимозависимость поразительна. Почему оса гибнет, совершая действие, выгодное и инжиру? Почему инжир предоставляет идеальный «питомник» для выращивания ос?

Инжир и его опыляющие осы — классический пример отношений, называемых мутуализмом. Эта увлекательная форма симбиоза (когда два вида живут в тесной ассоциации) привела к появлению некоторых из самых красивых и интригующих примеров разнообразия в природе.

Это связь между пчелой и цветком, рыбой-клоуном и актинией, человеком и собакой. Но это также загадочная система, которую на первый взгляд трудно объяснить с помощью эволюционной теории.

Всё сводится к вопросу: почему два совершенно неродственных организма сотрудничают?

Кооперация и эгоизм

Со времён публикации Чарльзом Дарвином «Происхождения видов» (конец 1850-х) мы знаем, что естественный отбор благоприятствует особям, которые выживают и размножаются. За последующие 150 лет мы поняли, что отбор действует не на уровне особей, групп или видов, а на уровне гена.

Эта гипотеза «эгоистичного гена» может объяснить парадоксы, с которыми не мог примириться сам Дарвин, например, почему рабочие особи социальных насекомых отказываются от собственного размножения, чтобы выращивать потомство матки.

Теперь мы знаем, что такие системы могут эволюционировать, когда идентичные копии генов есть и у рабочих, и у матки, а жертвы отдельных особей перевешиваются выгодами на уровне генов в процессе, называемом родственным отбором.

Как же тогда объяснить систему, в которой сотрудничают два разных вида — те, которые никогда не могут получить выгоду через родственный отбор? Природа, как известно, «красна клыками и когтями», так как же межвидовая кооперация, материал для сценариев Disney, возможна в таком безжалостном мире?

Под бдительным оком естественного отбора важна только генетическая лепта в следующее поколение. «Хорошее поведение» не приносит очков у матери-природы, а помощь другой особи, которая не только не родственник, но даже не твой вид, кажется натяжкой.

Однако такие системы существуют, и они возникают потому, что обе стороны получают выгоду от совместной жизни во взаимовыгодных отношениях. Когда муравьи-листорезы «выращивают» грибы в своих гнёздах для употребления в пищу, гриб получает жильё и защиту от своих печально известных бдительностью хозяев.

Когда кальмар-бобтейл кормит сахарами и аминокислотами биолюминесцентные бактерии в своём световом органе, он получает камуфляж от света, который эти бактерии испускают.

Этот биологический бартер может принимать форму эксклюзивного «контракта», жизненно важного для выживания обеих сторон, — облигатного мутуализма (11-сантиметровый клюв мечеклювого колибри идеально подходит для опыления определённых видов страстоцвета). Или это может быть более свободная ассоциация — факультативный мутуализм (некоторые губаны счищают паразитов с более крупных рыб, предлагая услуги чистки в обмен на небольшую еду).

Это также не обязательно происходит только между двумя видами-партнёрами. В организме человека обитает 100 триллионов микробов, большинство из которых находятся в нашем кишечнике. Пока эти бактерии питаются нашими питательными веществами, теперь совершенно ясно, что мы полагаемся на них для защиты от патогенов и помощи в пищеварении.

Совместная жизнь не всегда столь дружелюбна, и мутуализм работает почти так же, как его злой близнец — паразитизм. Как и мутуализм, паразитизм — это тип симбиоза между двумя видами. Только здесь выигрыш одной стороны происходит за счёт другой. В глазах естественного отбора эти две системы различаются лишь «призовыми фитнеса» для игроков.

По количеству большинство симбиозов асимметричны, с одним победителем и одним проигравшим — вспомните кишечных паразитов, сосальщиков, превращающих рыб в зомби, или вирусы вроде Эболы.

Однако когда интересы разных видов совпадают, могут происходить прекрасные вещи. Забудьте о «схождении звёзд»; дивное зрелище мягко светящихся бактерий Vibrio, обитающих в мантии сепиолидного кальмара, может заставить нас пересмотреть эту поговорку. В мире мутуализмов наши кальмары сошлись!