Глава первая. В которой речь идет о мятежах и бунтах
Общество генов
«Муравьи и термиты, — писал князь Петр Алексеевич Кропоткин, — отреклись от «Гоббсовой войны» и только выиграли от этого». Если и существует на свете доказательство эффективности кооперации, то вот оно: муравьи, пчелы и термиты. На нашей планете насчитывается около 10 триллионов муравьев. В общей сложности, они весят столько же, сколько все люди. Установлено, что в амазонских дождевых лесах три четверти всей биомассы насекомых (а в некоторых местах треть всей биомассы животных) составляют муравьи, термиты, пчелы и осы. Забудьте о хваленом разнообразии форм жизни. Забудьте о миллионах видов жуков. Забудьте об обезьянах, туканах, змеях и улитках. На Амазонке господствуют колонии муравьев и термитов. Запах муравьиной кислоты ощущается даже с самолета. А в пустынях, наверное, их еще больше. Если бы не таинственная непереносимость низких температур, муравьи и термиты завоевали бы и районы с умеренным климатом. Как и мы с вами, они — истинные хозяева планеты3.
Пчелиный улей и муравейник с незапамятных времен являлись излюбленной метафорой, описывающей взаимодействие между людьми. Шекспиру улей представлялся образчиком великодушного деспотизма, где жители существуют в гармоничном подчинении монарху. Стремясь польстить Генриху V, архиепископ Кентерберийский говорил:
Короче говоря, пчелиный улей — иерархическое общество эпохи королевы Елизаветы, только в меньшем масштабе.
Четыре столетия спустя некий неизвестный полемист предложил иное видение проблемы. Вот что пишет по этому поводу Стивен Джей Гулд[5]:
«Это было в 1964 году, на Всемирной ярмарке в Нью-Йорке. Спасаясь от дождя, я попал в Павильон свободного предпринимательства. Внутри, на самом виду, располагалась муравьиная колония. Надпись гласила: «Двадцать миллионов лет эволюционного застоя. Почему? Потому что колония муравьев — это социалистическая, тоталитарная система».
Эти описания объединяет не только интуитивное сравнение обществ социальных насекомых и людей. И первое, и второе подчеркивают: муравьи и пчелы каким-то образом гораздо больше людей преуспели в том, к чему последние так давно стремятся. Их общества более гармоничны и более ориентированы на общее благо, нежели наши, человеческие, и неважно что там — коммунизм или монархия.
Единичный муравей или одна медоносная пчела бесполезны и обречены на гибель — как бесполезен и обречен отрезанный палец. Но вместе с другими их действия становятся мощными и эффективными, подобно тому, как действенна вся рука. Социальные насекомые служат общему благу, ради процветания общества рискуют жизнью и приносят ему в жертву собственную репродуктивную функцию. Колонии муравьев рождаются, растут, размножаются и умирают, подобно единому организму. У муравьев-жнецов, обитающих в штате Аризона, матка живет 15–20 лет. В первые пять лет колония растет, пока численность рабочих муравьев не достигает примерно 10 тысяч особей. С трех до пяти лет протекает стадия «невыносимой юности», как назвал ее один исследователь. В этот период колония нападает на соседние колонии. Точно так же поступает человекообразная обезьяна-подросток, устанавливая свое место в иерархии стаи. К пяти годам колония, как и достигшая зрелости обезьяна, перестает расти и начинает производить крылатых репродуктивных особей — эквиваленты сперматозоидов и яйцеклеток4.
Единичный муравей или одна медоносная пчела бесполезны и обречены на гибель — как бесполезен и обречен отрезанный палец. Колонии муравьев рождаются, растут, размножаются и умирают, подобно единому организму.
Результатом коллективного холизма является применение муравьями, термитами и пчелами экологических стратегий, недоступных одиночным существам. Пчелы находят нектар недолговечных цветов, указывая друг другу лучшие кормовые площади; муравьи с потрясающей скоростью прибирают все съестное, оказывающееся у них на пути. Оставьте открытой банку варенья, и нашедший ее тут же позовет на помощь сородичей. Спустя всего несколько минут вокруг будут копошиться целые полчища муравьев. Улей подобен единому существу, простирающему многочисленные щупальца к цветам, что растут в миле от него самого. Одни термиты и муравьи строят высокие, похожие на башни гнезда и глубокие подземные помещения, где на тщательно подготовленном компосте из рубленых листьев выращивают урожай грибов. Другие, точно заправские молочники, пасут тлю и в обмен на защиту получают сладкий сок. Третьи — более злобные — устраивают набеги на жилища друг друга, захватывая множество рабов и обманом вынуждая их ухаживать за чужаками. Четвертые ведут коллективные войны против колоний-конкурентов. Африканские кочевые муравьи, например, перемещаются армиями по 20 миллионов особей общей массой в 20 кг, на своем пути сея ужас и уничтожая все не успевшее убежать живое, включая небольших млекопитающих и рептилий. Муравей, пчела и термит представляют собой подлинный триумф коллективного предприятия.
Если в тропических лесах господствуют муравьи, то в морских экосистемах, отличающихся очень большим разнообразием форм жизни, подобное можно сказать о кораллах. Эти существа не только более муравьев склонны к коллективизму, но и господство их выражено гораздо сильнее. В подводном эквиваленте амазонского дождевого леса, Большом барьерном рифе в Австралии, колониальные организмы, во-первых, являются доминирующими животными, а во-вторых, образуют аналог деревьев — первичных продуцентов. Кораллы строят риф, с помощью симбиотических фотосинтезирующих водорослей фиксируют углерод, а из толщи воды добывают животных и растения, беспрерывно отфильтровывая щупальцами водоросли и мелких беспозвоночных. Кораллы — такие же коллективы, как муравьиные колонии. Главное их отличие в том, что отдельные особи обречены на вечные объятия друг с другом и не вольны перемещаться. Сами полипы могут умирать, но колония почти бессмертна. Некоторые коралловые рифы существуют уже более 20 тысяч лет и пережили последний ледниковый период5.
Едва возникнув, жизнь на Земле была атомистичной и индивидуальной[6]. Но с тех пор она только «группируется». Сегодня жизнь уже больше не представляет соревнование одиночек. Это командная игра. Около 3,5 млрд лет назад появились бактерии длиной в пять миллионных метра и управляемые тысячью генов. Уже тогда, вероятно, можно было говорить о некоем сотрудничестве. В современном мире многие бактерии объединяются друг с другом, образуя так называемые плодовые тела для распространения спор. Некоторые сине-зеленые водоросли, или по-другому цианобактерии, формируют колонии с зачатками разделения труда между клетками. 1,6 млрд лет назад уже существовали сложные клетки. Они были в миллионы раз тяжелее бактерий и управлялись группами из 10 тысяч генов, а то и больше. Это были простейшие. Не позднее 500 млн лет назад возникли сложные тела животных, построенные из миллионов клеток. Самым крупным зверем на планете в то время был трилобит — членистоногое размером с мышь[7]. С тех пор большие организмы лишь росли. А наиболее крупные растения и животные, когда-либо обитавшие на земле, — гигантская секвойя и синий кит — здравствуют и поныне. Тело последнего состоит из 100 тысяч триллионов клеток. Но вот появляется новая форма объединения — социальная, 100 миллионов лет назад уже существовали сложные колонии муравьев — численностью в миллион особей[8]. Сегодня муравьи — одни из самых успешных устройств на планете6.
Едва возникнув, жизнь на Земле была атомистичной и индивидуальной[6]. Но с тех пор она только «группируется». Сегодня жизнь уже больше не представляет соревнование одиночек. Это командная игра. Около 3,5 млрд лет назад появились бактерии длиной в пять миллионных метра и управляемые тысячью генов. Уже тогда, вероятно, можно было говорить о некоем сотрудничестве. В современном мире многие бактерии объединяются друг с другом, образуя так называемые плодовые тела для распространения спор. Некоторые сине-зеленые водоросли, или по-другому цианобактерии, формируют колонии с зачатками разделения труда между клетками. 1,6 млрд лет назад уже существовали сложные клетки. Они были в миллионы раз тяжелее бактерий и управлялись группами из 10 тысяч генов, а то и больше. Это были простейшие. Не позднее 500 млн лет назад возникли сложные тела животных, построенные из миллионов клеток. Самым крупным зверем на планете в то время был трилобит — членистоногое размером с мышь[7]. С тех пор большие организмы лишь росли. А наиболее крупные растения и животные, когда-либо обитавшие на земле, — гигантская секвойя и синий кит — здравствуют и поныне. Тело последнего состоит из 100 тысяч триллионов клеток. Но вот появляется новая форма объединения — социальная, 100 миллионов лет назад уже существовали сложные колонии муравьев — численностью в миллион особей[8]. Сегодня муравьи — одни из самых успешных устройств на планете6.
Даже млекопитающие и птицы начинают объединяться в общества. Голубые кустарниковые сойки, расписные малюры и зеленые лесные удоды, наряду с другими видами, растят потомство совместными усилиями нескольких особей: обязанности по уходу за новым выводком делят между собой самка, самец и несколько выросших птенцов. Так же поступают волки, дикие собаки и карликовые мангусты, у которых принято делегировать размножение старшей паре в группе. А одно очень необычное роющее млекопитающее строит нечто похожее на термитник. Голый землекоп, обитающий в Восточной Африке, живет в подземных колониях из 70 или 80 особей. Одна из них — гигантская королева (матка), еще 2–3 фертильных самца, остальные — усердные работники, соблюдающие обет безбрачия. Если в туннель забирается змея, несколько рабочих блокируют проход — то есть, подобно термитам и пчелам, рискуют собственной жизнью ради своей колонии7.
Неумолимое объединение жизни продолжается. Муравьи и кораллы наследуют землю. Возможно, подобный успех ждет и голых землекопов. Остановится ли когда-нибудь этот процесс8?
Сотрудничество: русская матрешка
Ходит по морям и океанам не менее коварный и хищный, чем армия кочевых африканских муравьев, португальский кораблик СPhysalia). У него 18-метровые жалящие щупальца, чудовищный небесно-голубой парус и жуткая репутация. Но это не животное. Это община. Она состоит из тысяч крошечных отдельных животных, неразрывно связанных между собой и разделяющих общую судьбу. Как муравьи в колонии, каждая особь знает свои место и обязанности. Гастрозооиды — рабочие, собирающие пищу, дактилозооиды — солдаты, а гонозооиды — матки, отвечающие за размножение.
В кулуарах викторианской зоологии разгорелась яростная дискуссия. Португальский кораблик — это колония или животное? Согласно Томасу Генри Гекели[9], препарировавшему физалию на борту корабля Ее Величества Rattlesnake («Гремучая змея»), называть зооиды отдельными животными абсурдно: это просто органы одного тела. Теперь мы считаем, что он ошибался, ибо каждый отдельный зооид — это производное отдельного маленького многоклеточного организма. Впрочем, хотя Гекели и имел ложные представления об истории зооидов, с философской точки зрения он был прав. Эти животные не могут жить самостоятельно — они зависят от колонии так же, как рука от желудка. То же самое, как в 1911 году утверждал Уильям Мортон Уилер[10], применимо и к колонии муравьев. Это организм, в котором функции иммунной системы выполняют солдаты, яичников — королева, а желудка — рабочие.
Однако в ходе спора ученые упустили главное. Суть ведь не в том, что португальский кораблик или муравьиная колония действительно являются единым организмом, а в том, что каждый единый организм — коллектив. Он состоит из миллионов отдельных клеток, каждая из которых, во-первых, самодостаточна, а во-вторых, зависит от целого — совсем как рабочий муравей. Следовательно, вопрос, почему некоторые организмы интегрируются для образования колонии, второстепенен. Главное — почему клетки объединяются для образования организма? Акула — такой же коллектив, как и физалия. Только она — коллектив миллиардов сотрудничающих клеток, а португальский кораблик — коллектив коллективов клеток.
Объяснения требует само существование организма как такового. Каковы причины объединения составляющих его клеток? Первым ученым, представившим это более или менее ясно, стал Ричард Докинз[11]. В своей книге «Расширенный фенотип» он заметил, что если бы клеточные ядра светились наподобие крошечных огоньков или звезд, то, наблюдая за проходящим мимо человеком, мы бы увидели «миллионы миллиардов пылающих точек, двигающихся в унисон друг другу, но асинхронно со всеми другими скоплениями таких галактик»9.
Вопрос, почему некоторые организмы интегрируются для образования колонии, второстепенен. Главное — почему клетки объединяются для образования организма?
В принципе, клеткам ничто не мешает функционировать по-отдельности. Многие так и делают — причем весьма успешно: например амебы и другие простейшие. Есть на Земле и чрезвычайно необычное существо, которое может быть и отдельной клеткой, и близким к грибу организмом. Речь идет, конечно, о слизевике. Он состоит приблизительно из 100 тысяч амеб, каждая из которых при обилии пищи занимается своими делами. Но едва условия становятся похуже, клетки образуют холмик, тот растет, заваливается на бок и отправляется на поиски новых пастбищ — этакий «слизень» размером с зернышко риса. Если отыскать пищу не удается, слизевик принимает форму мексиканского сомбреро: из его центра вырастает длинный, тонкий стебелек, на макушке которого формируется особый мешочек. Последний включает до 80 тысяч спор. Он раскачивается на ветру в надежде зацепиться за пролетающее мимо насекомое, которое могло бы перенести его в местечко получше. Попав в благоприятные условия, споры дадут начало новым колониям независимых амеб, а 20 тысяч образующих стебель клеток погибнут мученической смертью ради их благополучия10.
Слизевики представляют собой конфедерации отдельных клеток, вполне способных как к самостоятельному существованию, так и к формированию временного единого организма. Если же взглянуть пристальнее, то даже отдельные клетки являются коллективами, образованными в результате симбиотического сотрудничества бактерий. Во всяком случае, так полагает большинство биологов. Каждая клетка в наших телах — дом для митохондрий, крошечных бактерий, производящих энергию. Около 700–800 миллионов лет назад они отказались от собственной независимости в обмен на спокойную жизнь внутри клеток наших предков.
Но и эта матрешка не последняя. Ибо внутри митохондрий находятся мелкие хромосомы, несущие гены, а внутри ядер клеток — более крупные хромосомы, несущие существенно больше генов (у человека 46 хромосом и около 25 тысяч генов, кодирующих белки). У людей хромосомы существуют не поодиночке, а разбиты по двое на 23 пары, хотя в принципе у других организмов хромосомы вполне могут функционировать и в одиночестве, как, например, у бактерий. То есть хромосома — это тоже пример сотрудничества, на сей раз генов. Гены могут образовывать крошечные команды примерно в 50 штук (и тогда мы называем их вирусами), но предпочитают действовать по-другому. Они, объединяясь тысячами, формируют целые хромосомы. Впрочем, даже гены не всегда бывают самостоятельными — некоторые из них несут лишь часть информации, требующей совмещения с данными других11.
Итак, поиск примеров сотрудничества заставил нас сильно углубиться в биологию. Гены объединяются, чтобы образовать хромосомы, хромосомы — чтобы образовать геномы, геномы — чтобы образовать сложные клетки, сложные клетки — чтобы образовать организмы, а организмы — чтобы образовать колонии. Вывод: пчелиный улей — предприятие коллективное, и коллективность эта гораздо более многоуровневая, чем кажется на первый взгляд.
Эгоистичный ген
В середине 1960-х годов в биологии произошла настоящая революция, главными зачинщиками которой стали Джордж Уильямс[12] и Уильям Гамильтон[13]. Она именуется знаменитым эпитетом, предложенным Ричардом Докинзом — «эгоистичный ген». В ее основу положена идея, что в своих поступках индивиды, как правило, не руководствуются ни благом группы, ни семьи, ни даже собственным. Всякий раз они делают то, что выгодно их генам, ибо все они произошли от тех, кто делал то же самое. Ни один из ваших предков не умер девственником.