Запись выступления генерального директора ГК "Клиники и Лаборатории ЦИР", врача акушера-гинеколога, гинеколога-эндокринолога Игоря Ивановича Гузова "Зачем нужны мужчины?" (02.07.2018г.).
Добрый день, дамы и господа! Рад приветствовать вас в нашем офисе в районе метро "Новокузнецкая", совсем недалеко от Кремля. Это центральный офис Центра Иммунологии и Репродукции, специализированного академического клинического гинекологического центра.
Зачем нужны мужчины?
Сегодня побеседуем о том, зачем нужны мужчины. Название темы, конечно, звучит несколько шутливо, ведь мы с вами хорошо знаем, зачем они нужны. Мужчина нужен, чтобы защищать свою женщину, чтобы участвовать в продолжении рода и воспитании детей, чтобы зарабатывать деньги.
То есть, с социально-бытовой точки зрения вполне простой вопрос. Но с точки зрения эволюцион-ной биологии 20-го века этот вопрос выглядит сложнее. Он давно уже вызвал огромное количество споров, которые идут до сих пор. Генетики и сегодня говорят о том, что эволюция пошла по очень правильному пути, выбрав половое размножение. И начнём мы, пожалуй, с этого, а далее перейдём к тем клиническим программам, которые используют преимущества способа полового размножения при участии мужчин (в соотношении 1:1).
Взгляд на процесс размножения в 19 веке
Если посмотреть на истоки генетики, то ещё Август Вайсман - один из основоположников генетики и последователь учения Дарвина, в конце 19-го века выступил с положением о наличии «первичной» или «ядерной плазмы». Эта плазма отделена от основного организма и именно она участвует в размножении. Она обеспечивает скрещивание различных индивидов внутри популяции друг с другом, в результате чего происходит обмен тем, что позже назвали «генами» (Вайсман называл это «идами»). Таким образом обеспечивается накопление полезных признаков и сочетаний полезных признаков в каждом индивиде, идёт развитие отбора и движение эволюции вперёд. Так было в конце 19-го века.
Стремительное развитие генетики
Дальше, в течение всей первой половины 20-го века, генетика развивалась достаточно быстрыми шагами. Одновременно шло развитие учения об эволюции. Вопрос же, зачем нужно половое размножение с эволюционной точки зрения, периодически рассматривался, но не стоял остро. В середине 50-х годов Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик открыли ДНК. Они представили некую «центральную догму» молекулярной биологии: из ДНК получается РНК в процессе транскрипции, далее из РНК получается белок в процессе трансляции. Эта догма актуальна пока по сей день.
В начале 60-х годов была уже расшифрована структура ДНК и начали заниматься конкретно генами. Вышла книга шотландского учёного В.К.Винн-Эдвардса (Wynne-Edwards V.C.), посвящённая генетике альтруизма. Много внимания в ней он уделял групповому отбору. Этот групповой отбор не очень приветствовался другими генетиками и в то время, и так же в настоящее. Хотя статьи на тему этого отбора продолжают выходить достаточно часто.
Половое размножение человеку не нужно?
Один из самых талантливых и влиятельных генетиков второй половины 20-го века Джордж Уильямс опубликовал книгу, бОльшая часть которой содержит разгромную критику группового отбора и, в частности, критику книги шотландца. В этой книге говорится также о том, что практически все явления могут быть объяснены индивидуальным отбором. И поставлен вопрос, на сколько же нужно и значимо половое размножение вообще для самых разных организмов, от человеческого до микроскопического. В результате Джордж пришёл к выводу, что половой отбор человеку не нужен; что в природе половой отбор - это феномен, парадокс, требующий дополнительного объяснения. По всем математическим выкладкам, следовавшим из его очень логичных рассуждений, получалось, что если организм или вид переходит на партеногенез (когда самки рождают себе подобных), даже при всех издержках партеногенеза это будет успешнее в репродуктивном отношении. То есть, у индивидов будет более высокая приспособляемость, более высокий «фитнесс»(англ.), и эти индивиды будут существовать преимущественно. Если, теоретически, такое изменение возникло бы у млекопитающих (хотя на сегодняшний день таких примеров нет, это реально невозможно в связи с геномным импринтингом), то такие млекопитающие были бы гораздо более эффективными.
Если вы помните конец 80-х годов, то на экранах наших кинотеатров шёл с успехом польский фильм-комедия «Секс-миссия». Сюжет таков: двое случайно уцелевших мужчин просыпаются после заморозки в течение 50-ти лет и попадают в общество из одних женщин, которые размножаются партеногенетически; и история там переписана, и идеология, но в итоге эти мужчины возвращают человечество к старому порядку. Так вот, можно сказать, что книга Джорджа Уильямса (и, возможно, этот фильм) вызвала большой резонанс среди генетиков, и начались исследования на тему нужности мужчин, самцов. Причём, присутствие самцов в разных популяциях выражено в достаточно большом соотношении полов (1:1). Хотя основная задача мужчины - дать семя организму женщины, а остальную репродуктивную нагрузку несёт женский организм.
Храповик Мёллера и другие теории
Были разные предположения по поводу полового размножения. Одна теория называется «Храповик Мёллера» - механизм, предложенный американским генетиком Мёллером по аналогии с храповиком - устройством, состоящим из собачки и зубчатого колеса. Из-за своей конструкции храповик может вращаться лишь в одном направлении. Так и эволюция без полового размножения, по мнению Мёллера, не имеет обратного хода, и накопление вредных мутаций без рекомбинации (смешивании) родительских генов, которая происходит при половом размножении, практически необратимо. Эти вредные мутации всё увеличиваются со временем, что неизбежно приведёт к гибели популяции. Другая теория предполагала, что половое размножение помогает репарации (восстановлению) постоянно повреждаемых в процессе жизнедеятельности генов. Ещё была теория «обратного храповика» от нашего соотечественника Кондрашова Алексея Симоновича (он где-то с 90-х годов живёт и работает в США, но в то же время читает курс лекций на биофаке МГУ). Согласно ей, если достаточно большая популяция организмов размножается половым путём, то происходит «вымывание» мутаций генов этой популяции.
Но всё равно, все эти теории с трудом объясняли тот феномен, почему, как минимум, 500 миллионов лет назад бОльшая часть животных организмов выбрала путь полового размножения и придерживается его, не смотря на кажущиеся явными по плодовитости биологические преиму-щества бесполого размножения. Поиски ответа и споры продолжаются до сих пор.
Теория коэволюции
В последнее время появилась ещё одна теория, теория «Красной королевы», которую впервые высказал выдающийся американский биолог (Лей Ван Валлен). Он наблюдал за тем, как существуют виды в природе. И вот, на первый взгляд, может показаться, что вид в природе существует некоторое время и потом, под влиянием эволюционных процессов, проходит пик своего развития и исчезает, уступая место другим видам. Тогда можно было бы подумать, что есть более старые виды, и вновь возникающие более молодые, и что этапы развития этих видов идут параллельно, но асинхронно.
То есть, каждый вид отдельно от другого проходит свою стадию развития. Но на деле оказывается, что этой асинхронности развития мы не видим. Очень часто виды развиваются синхронно. Например, какой-то вид живёт и может существовать довольно долго. В какой-то момент у него возникает паразит или хищник, то есть другой, более молодой вид, но связанный с ним на биологи-ческом уровне. Потом они какое-то время существуют вместе, проходят пик своего развития, и погибают одновременно.
Так возникла теория «коэволюции» - это когда одни виды зависят от развития других. То есть, когда приняли во внимание сосуществование паразитов и хищников вместе с видом, то многое стало понятно. А именно, что половое размножение обеспечивает необходимое разнообразие внутри популяции, из-за чего паразиты не могут заразить и уничтожить сразу всю популяцию.
Вот так получается у человека, крупного, долго живущего, медленно размножающегося организма по сравнению с бактериями. А бактерии для нас являются очень древними, приспособленными и мобильными, постоянно мутирующими и обменивающимися между собой разными генами. Как и различные вирусы, которые очень быстро меняются, и потом не встречают иммунного ответа у большинства поражаемых организмов. И вот все эти простейшие бактерии, патогенные грибы постоянно пытаются подобрать ключи к нашей популяции. Но ключи подобрать к человеческой популяции не могут, потому что популяция достаточно большая и обладает очень большим разнообразием генов. Даже если вирулентность микроорганизма большая и пойдёт заражение, то погибнет или пострадает только часть популяции, но не вся популяция.
Так половое размножение и разнообразие обеспечивает стабильность и устойчивость, в эволюционном масштабе, долгоживущей системы. Получается, что мы постоянно меняемся, мы должны быть очень разнообразными, то есть, такие организмы, как мы, чтобы выжить. Мы должны отличаться друг от друга, что обеспечивается обменом генов во время полового размножения. Мужчина передает женщине свои 23 хромосомы, и, в сочетании с 23-мя материнскими хромосомами, получается очень отличный от родительских организм.
Теория Красной королевы
Теория «Красной королевы» получила своё название по аналогии с персонажем сказки Льюиса Кэррола «Алиса в стране чудес».
Только на русский язык перевели имя королевы как «Чёрная», что, по-моему, неправильно. Ведь в оригинале и в фильмах мы можем видеть королеву красной. В сказке этот персонаж был взят не «чёрным», не «тёмным», как можно подумать из-за нашего перевода. Просто в 19-м веке в Англии и других странах фигуры, которые у нас в шахматах черные, были красными.
Вспомните главу, где Алиса пытается догнать Красную Королеву для встречи с ней. Бежит за королевой и не может догнать, бежит в другую сторону и догоняет, затем они очень быстро бегут, но вокруг ничего не меняется, они остаются на месте. Тогда Алиса говорит: «В моей стране, чтобы куда-то переместиться, надо просто бежать». А королева ей отвечает: «Какая странная страна, у нас надо очень быстро бежать, чтобы только находится в одной точке».
Так и в нашей жизни, всё вокруг меняется вместе с нами. И, чтобы только оставаться на своём месте, мы должны быстро двигаться, меняться. Выживает постоянно меняющаяся (в результате действия механизма кроссинговера хромосом), мозаично переливающаяся популяция, состоящая из разных индивидов, которая постоянно приспосабливается к атакам различных микроорганизмов, которые тоже, в свою очередь, меняются и атакуют человеческую популяцию. Был период, когда людям стало немного легче справляться с микробами, когда были открыты антибиотики. Но со временем антибиотики работают всё хуже, в Америке уже бьют тревогу из-за этого. В настоящее время мы подходим к такой ситуации, когда имеется большое количество штаммов, не чувствительных к антибиотикам. Увеличивается угроза эпидемий суперинфекций. Вследствие чего приходится всё больше денег тратить на разработку бактериофагов, которые смогут заменить антибиотики при необходимости.
Читать дальше:
HLA-гены и иммунология репродукции. Кожный лоскут. Иммунизация лимфоцитами (ЛИТ). СКЛ - смешанная культура лимфоцитов. Иммунологический фактор при невынашивании беременности.
Внутригеномный конфликт и проблемы беременности: преэклампсия, гестационный диабет, химеризм
