Genetica: Aceeași genă ne permite să avem un gust acru și echilibrat. Știi ce sunt genele?

genă(e) (genul genos, nașterea, descendența greacă)

o unitate structurală și funcțională a eredității care controlează formarea unei trăsături, care este un segment al unei molecule de acid dezoxiribonucleic (în unele viruși

genă controlată de sex (sin. G., modificată de sex)

G., prezent in genotipul ambelor sexe, dar manifestat diferit la masculi si femele.

gena „interspecie”

G., care determină bariere interspecifice și nu se transmite în timpul traversării interspecifice.

genă limitată de sex

G., prezent la indivizi de ambele sexe, dar manifestat fenotipic doar la indivizi de acelasi sex.

genă stabilă din punct de vedere al dezvoltării

G., caracterizată printr-o manifestare de forță regulată și nevariabilă.

genă legată de sex

G., localizat în cromozomul sexual; distinge între G., absolut și incomplet legat de podea.

Nume, titluri, expresii și expresii care conțin „genă”:

Dicționar explicativ al limbii ruse. D.N. Uşakov

gena

(nou oficial). Abreviere, utilizare în nou cuvinte compuse ah în sens. general, de ex. acord general, consiliu general.

gena

genă, m. (greacă genos - gen) (biol.). Presupusul germen al proprietăților ereditare ale organismului. Doctrina genelor rezistente.

Dicționar explicativ al limbii ruse. S.I. Ozhegov, N.Yu. Shvedova.

gena

A, m. (special). Purtătorul material al eredității, o unitate de material ereditar care determină formarea unei trăsături elementare într-un organism viu. Structura genei.

adj. genetic, -th, -th și genetic, -th, -th. Inginerie genetică (construcție de noi combinații de gene). Cod genetic.

gena

Prima parte a cuvintelor compuse cu sens. general (în valorile a 2-a și a 3-a) de ex. plan general, consiliu general, personal general, antreprenor general.

Noul dicționar explicativ și derivativ al limbii ruse, T. F. Efremova.

gena

Purtător al eredității, situat în cromozomii nucleului celular și participând la formarea caracteristicilor și proprietăților corpului.

trans. Embrion, germen.

Partea finală a substantivelor compuse care introduce sens: care provine din sau formează ceea ce este numit în prima parte a cuvântului (halogen, hematogen, fosgen etc.).

Dicţionar enciclopedic, 1998

gena

GENA (din greaca genos - gen, origine) (factorul ereditar) este o unitate de material ereditar responsabila de formarea unei trasaturi elementare. În organismele superioare (eucariote) face parte din cromozomi. Totalitatea tuturor genelor unui organism alcătuiește constituția sa genetică - genotipul. Înclinații ereditare discrete au fost descoperite în 1865 de G. Mendel; în 1909 W. Johansen le numea gene. Dezvoltarea geneticii moleculare a condus la dezvăluirea naturii chimice a materialului genetic și la ideea unei gene ca o secțiune a unei molecule de ADN (în unele viruși ARN) cu un set specific de nucleotide, în secvența liniară. din care informațiile genetice sunt codificate (vezi Cod genetic). Fiecare genă este responsabilă de sinteza unei anumite proteine ​​(enzime sau altele). Controlând formarea lor, genele controlează totul reacții chimice organismului și determină astfel caracteristicile acestuia. Proprietate unica gene - o combinație a stabilității lor ridicate (imuabilitate într-un număr de generații) cu capacitatea de a modifica modificări moștenite - mutații, care sunt sursa variabilității genetice a organismelor și baza acțiunii selecției naturale.

gena

gena

GEN Ervin-Victor Yulievici (1884-1937) microbiolog rus, doctor în medicină (1929), profesor (1932). germană de origine. Lucrările sunt dedicate vibrio cholerae, imunizarea activă împotriva difteriei, determinarea puterii serurilor antidifterice și antitetanos și utilizarea metodei bacteriologice pentru evaluarea sanitară a apei. În 1937 a fost reprimat și reabilitat postum.

gena

GENĂ (din greacă - gene - naștere, naștere), parte a cuvintelor compuse, adică: provine din ceva sau formează ceva (de exemplu, cancerigen, cancerigen).

Gene

(din grecescul génos ≈ gen, origine), unitate elementară a eredității, reprezentând un segment al moleculei de acid dezoxiribonucleic ≈ ADN (la unele virusuri ≈ acid ribonucleic ≈ ARN). Fiecare G. determină structura uneia dintre proteinele unei celule vii și, prin urmare, participă la formarea unei trăsături sau proprietăți a unui organism. Totalitatea geneticii, genotipul, poartă informații genetice despre toate speciile și caracteristicile individuale ale unui organism. S-a dovedit că ereditatea în toate organismele de pe Pământ (inclusiv bacterii și viruși) este codificată în secvențele de nucleotide ale lui G. În organismele superioare (eucariote), G. face parte din formațiuni speciale de nucleoproteine ​​- cromozomi. Funcția principală a lui G. este programarea sintezei proteinelor enzimatice și a altor proteine, care se realizează cu participarea ARN celular (informațional ≈ i-ARN, ribozomal ≈ r-ARN și transport ≈ t-ARN), ≈ este determinat structura chimica G. (secvența din ele a dezoxiribonucleotidelor - legături elementare ale ADN-ului). Când structura lui G. se modifică (vezi Mutații), anumite procese biochimice din celule sunt perturbate, ceea ce duce la creșterea, slăbirea sau pierderea reacțiilor sau semnelor preexistente.

Prima dovadă a existenței reale a geneticii a fost obținută de G. Mendel, fondatorul geneticii, în 1865, când a studiat hibrizii de plante ale căror forme originale diferă în unul, două sau trei caractere. Mendel a ajuns la concluzia că fiecare trăsătură a organismelor trebuie să fie determinată de factori ereditari transmisi de la părinți la descendenți cu celule germinale și că acești factori nu se descompun în timpul încrucișărilor, ci se transmit ca un întreg și independent unul de celălalt. Ca urmare a încrucișării pot apărea noi combinații de factori ereditari și trăsăturile determinate de aceștia, iar frecvența de apariție a fiecărei combinații poate fi prezisă, cunoscând comportamentul ereditar al trăsăturilor părinților. Acest lucru a permis lui Mendel să dezvolte reguli cantitative statistice și probabilistice care descriu combinatoria factorilor ereditari în încrucișări. Termenul „G”. data introdusă. biologul W. Johansen în 1909. În ultimul sfert al secolului al XIX-lea. s-a sugerat că rol important Cromozomii joacă un rol în transmiterea factorilor ereditari, iar în 1902-03 citologul american Setton și omul de știință german T. Boveri au prezentat dovezi citologice că regulile mendeliane pentru transmiterea și scindarea trăsăturilor pot fi explicate prin recombinarea dintre cromozomii paterni în timpul încrucișărilor.

Geneticistul american T. H. Morgan în 1911 a început să se dezvolte teoria cromozomilor ereditate. S-a demonstrat că G. sunt localizate pe cromozomi și că G. concentrate într-un singur cromozom sunt transmise de la părinți la urmași împreună, formând un singur grup de legătură. Numărul de grupuri de legătură pentru oricare organism normal constant și egal cu numărul haploid de cromozomi din celulele sale germinale, după ce s-a dovedit că în timpul încrucișării cromozomilor omologi schimbă secțiuni între ele - blocuri de G., - a devenit clar gradul inegal de legătură între diferitele G.. Folosind fenomen de crossing over, Morgan și colegii săi s-au gândit la analiza localizării intracromozomiale a G. și au demonstrat că acestea sunt localizate liniar în cromozom și fiecare G. ocupă un loc strict definit în cromozomul corespunzător. Comparând frecvența și consecințele încrucișării între diferite perechi, este posibil să se întocmească hărți genetice ale cromozomilor care indică cu exactitate aranjament reciproc G., precum și distanța aproximativă dintre ele. Au fost construite hărți similare pentru o serie de animale (de exemplu, Drosophila, șoareci domestici, găini), plante (porumb, roșii etc.), bacterii și viruși; cromozomi individuali cu o modificare a trăsăturilor la un anumit individ, care arată poziţia în cromozomul lui G. care determină una sau alta trăsătură.

În primul sfert al secolului XX G. a fost descrisă ca o unitate elementară, indivizibilă a eredității, care controlează dezvoltarea unei trăsături, se transmite în întregime în timpul trecerii și este capabilă de schimbare. Cercetările ulterioare (oamenii de știință sovietici A. S. Serebrovsky, N. P. Dubinin, I. I. Agol, 1929; N. P. Dubinin, N. N. Sokolov, G. D. Tinyakov, 1934, etc.) au relevat structura complexității și fragmentarea lui G. În 1957, geneticianul american S. Benzer fagul T4, a demonstrat structura complexă a lui G. și fragmentarea acestuia; el a propus pentru unitatea de funcție care determină structura unui lanț polipeptidic, denumirea de cistron, pentru unitatea de mutație ≈ muton și pentru unitatea de recombinare ≈ recon. Într-o unitate funcțională (cistron) se află număr mare mutoni și recons.

Prin anii 50. Secolului 20 S-au acumulat dovezi că baza materială a lui G. în cromozomi este ADN-ul. Omul de știință englez F. Crick și americanul J. Watson (1953) au elucidat structura ADN-ului și au înaintat o ipoteză (mai târziu pe deplin dovedită) despre mecanismul de acțiune al ADN-ului.ADN-ul este format din două complementare, i. resturi; una dintre cele patru baze azotate este atașată la fiecare reziduu de zahăr. Lanțurile sunt legate prin legături de hidrogen între baze. Legăturile de hidrogen se pot forma numai între baze complementare strict definite: între adenină și timină (pereche AT) și guanină și citozină (pereche GC). Acest principiu de împerechere a bazelor a explicat modul în care se realizează transferul exact al informațiilor genetice de la părinți la descendenți (vezi Replicare), pe de o parte, de la ADN la proteine ​​(vezi Traducere și transcripție), pe de altă parte.

Astfel, replicarea unei gene determină conservarea și transmiterea invariabilă către descendenți a structurii segmentului de ADN conținut într-o celulă dată (funcția autocatalitică, sau proprietatea autosintezei). Capacitatea de a seta ordinea nucleotidelor în moleculele de ARN mesager (i-ARN) ≈ funcția heterocatalitică, sau proprietatea de heterosinteză ≈ determină ordinea alternanței aminoacizilor în proteinele sintetizate. Pe o bucată de ADN. G. corespunzător, molecula de i-ARN este sintetizată după regulile de complementaritate; conectându-se cu ribozomii, furnizează informații pentru aranjarea corectă a aminoacizilor în lanțul proteic aflat în construcție. Mărimea liniară a lui G. este legată de lungimea lanțului polipeptidic, care este construit sub controlul său. În medie, G. conține de la 1000 la 1500 de nucleotide (0,0003≈0,0005 mm). Cercetătorii americani A. Brenner și colegii săi (1964) și Ch. Yanovsky și colegii săi (1965) au demonstrat că există o corespondență strictă între structura ADN-ului (alternarea nucleotidelor în ADN) și structura unui proteină, mai exact, a unei polipeptide (alternarea aminoacizilor în ea).n gena de colinearitate ≈ proteină).

G. se poate modifica ca urmare a mutaţiilor, care în vedere generala poate fi definită ca o încălcare a secvenței existente de nucleotide în ADN. Această modificare se poate datora înlocuirii unei perechi de nucleotide cu o altă pereche (transversii și tranziții), pierderi de nucleotide (deleție), dublare (duplicare) sau mișcare a situsului (translocare). Ca rezultat, apar noi alele, care pot fi dominante (vezi Dominanța), recesive (vezi Recesivă) sau pot prezenta dominanță parțială. Mutația spontană a lui G. determină variabilitatea genetică sau ereditară a organismelor și servește ca material pentru evoluție.

O realizare importantă a geneticii, care are o mare valoare practică(vezi Selecția), a fost descoperirea mutagenezei induse, adică inducerea artificială a mutațiilor de către agenții radiațiilor (biologii sovietici G. A. Nadson și G. S. Filipov, 1925; geneticianul american G. Möller, 1927) și chimicale (geneticienii sovietici V. V. Saharov, . ; M. E. Lobashev, 1934; S. M. Gershenzon, 1939; I. A. Rapoport, 1943; engleză - S. Auerbach și G. Robson, 1944). Pot fi provocate mutații diverse substanțe(compuși de alchilare, acid azotat, hidroxilamine, hidrazine, coloranți de acridină, analogi de bază, peroxizi etc.). În medie, fiecare G. mută într-unul din 100.000≈1.000.000 de indivizi dintr-o generație. Utilizarea mutagenilor chimici și radiațiilor crește brusc frecvența mutațiilor, astfel încât noi mutații într-o anumită genă pot apărea la unul din 100-1000 de indivizi pe generație. Unele mutații se dovedesc a fi letale, adică privează organismul de viabilitate. De exemplu, în acele cazuri când, ca urmare a mutației unui G., proteina determinată de acesta își pierde activitatea, dezvoltarea individului se oprește. 1961 Geneticienii francezi F. Jacob J. Monod au ajuns la concluzia că există două grupe de G. - structurale, responsabile de sinteza proteinelor specifice (enzimelor), și reglatoare, care controlează activitatea structurale G. Mecanismul de reglare a Activitatea G. este cel mai bine studiată în bacterii . S-a dovedit că hormonii de reglare, numiți altfel regulatori hormonali, programează sinteza unor substanțe speciale de natură proteică — represori. În 1968, cercetătorii americani M. Ptashne, W. Gilbert și B. Muller-Hill au izolat represori ai fagului l și operonul lactoză al Escherichia coli în formă pură. La începutul unei serii de G. structurale se află o mică regiune a ADN-ului – operatorul. Acesta nu este G., pentru că operatorul nu poartă informații despre structura vreunei proteine ​​sau ADN. Un operator este o zonă care poate lega în mod specific o proteină represoare, în urma căreia o serie întreagă de G. structurale poate fi temporar oprită și inactivată. S-a găsit un alt element al sistemului care reglează activitatea lui G., un promotor de care se atașează ARN polimeraza. Destul de des structural G. a unui număr de enzime legate de o comunitate de reacții biochimice (enzime dintr-un lanț de reacții succesive) sunt localizate într-un cromozom din apropiere. Un astfel de bloc de gene structurale, împreună cu operatorul și promotorul care le controlează și le învecinează în cromozom, formează sistem unic≈ operon. O moleculă i-ARN poate fi „citită” dintr-un operon, iar apoi funcțiile de împărțire a acestui i-ARN în secțiuni corespunzătoare G. structurale individuale ale operonului sunt efectuate în timpul sintezei proteinelor (în timpul translației). J. Beckwith și colaboratorii (SUA, 1969) au izolat individul G. de Escherichia coli în formă pură, i-au determinat cu precizie dimensiunea și l-au fotografiat într-un microscop electronic. H. Koran și colaboratorii (SUA, 1967–70) au efectuat sinteza chimică a individului G.

Fenomenul realizării proprietăților ereditare ale unei celule și ale unui organism este foarte complex: un singur G. poate avea un efect multiplu asupra cursului mai multor reacții (pleiotropie): interacțiunea lui G. (inclusiv cele localizate pe diferiți cromozomi) poate modifica manifestarea finală a unei trăsături. Expresia lui G. depinde și de condițiile externe care afectează toate procesele de realizare a genotipului în fenotip.

Lit.: Genetica moleculară, trad. din engleză, partea 1, M., 1964; Bresler S. E., Introduction to molecular biology, ed. a II-a, M. ≈ L., 1966; Lobashev M. E., Genetika, ed. a 2-a, L., 1967; Watson D. D., Biologia moleculară a genei, trad. din engleză, M., 1967; Dubinin N. P., Genetica generală, M., 1970; Soyfer V.N., Eseuri despre istoria geneticii moleculare, Moscova, 1970.

N. P. Dubinin, V. N. Soyfer.

Wikipedia

Gene

Gene(- gen) - unitate structurală și funcțională a eredității organismelor vii. O genă este o secțiune a ADN-ului care specifică secvența unei anumite polipeptide sau ARN funcțional. Genele (mai precis, alelele genelor) determină caracteristicile ereditare ale organismelor care sunt transmise de la părinți la urmași în timpul reproducerii. Printre unele organisme, mai ales unicelulare, există un transfer genic orizontal care nu este asociat cu reproducerea.

Multă vreme s-au căsătorit cu femei abhaze, dar negru puternic geneleîntotdeauna a câștigat și a dat cu încăpățânare descendenți negri.

Am ajuns și la casa soților Lymar, unde locuiau acum alți oameni și Gena s-a mutat la Aktyubinsk împreună cu părinții săi, a lucrat într-o flotă de mașini.

Fiul furnicii în urmă cu doi ani, de Ziua Școlii, și-a ales serviciul armelor și lui Vik i s-a părut atunci că Ant era nemulțumită de alegere. Gena.

Evitând totuși dezbaterile ulterioare și agravarea ulterioară a acestui punct dureros, i-am mulțumit lui Afrikan Petrovici pentru fluxul de cuvinte afectuoase la adresa mea, dar totuși i-am spus categoric că rămân în decizia mea și că, în calitate de viitor adjunct al meu, aș putea recomanda gena.

Don, a corespuns acțiunilor sale, istoria va înțelege fără pasiune, aflând pe parcurs și duplicitate gena.

Rubinshtein, un plan de acțiune era pregătit: la ora plimbării lui Kukk-Ushkin, întregul sediu, inclusiv Gena, tatăl Edward, mama Ella, bunica Stratofontova, Nikolai Rikoshetnikov, Valentin Bryukvin și surorile Vertoprakhov, vine în Piața Decembriștilor și începe să-l îndemne pe Pitirim cu considerații de umanitate.

Într-o tăcere descurajată, stătea la colțul bulevardului Profsoyuz un grup de oameni cumsecade format Genele Stratofontov, părinții săi, surorile Vertoprakhovs și Valentin Bryukvin, căpitanul Rikoșetnikov, însoțitorul de la vestiar Kukk-Ușkin, îngrijitorii Shamil și Felix, polițistul de district Borodkin și s-au gândit la același gând.

Gena Burbulis a dus și el o viață de navetă - a coborât, apoi a urcat.

Da, nu aveam nevoie de regula împărțirii unei fracțiuni simple la o fracție, la fel ca și cunoașterea că pământul se rotește în jurul axei sale și în jurul soarelui, atomii se combină în molecule, despre valență, despre geneleși mult mai mult.

Ar putea rula ADN-ul Micutei Celia și prin identificarea norocoșilor genele, publică aceste informații în presă și, prin urmare, pune capăt jocului.

Etica a alcătuit cu mult timp în urmă o listă a tuturor cromozomilor, a stabilit funcțiile acestora și a analizat influența lor reciprocă. genele.

joc inexplicabil genele, dându-i o asemănare cu dragonii, i-a oferit zibetei și capacitatea de a intercepta mesaje telepatice destinate altora.

Morganiștii consideră hrănirea și întreținerea animalelor doar ca un fundal pe care se manifestă acțiunea. genele, și nu ca factori în crearea activă a animalelor foarte productive și modificări ale eredității în direcția dorită.

Vedeți, dacă cineva este transportator gena părul roșu și vrea să-l transmită copiilor lui, dar această genă este asociată, să zicem, cu gena hemofiliei, apoi am desprins aceste gene și o elimin pe cea dăunătoare.

Secvența defectuoasă are un grad de adaptare neglijabil față de genomului insulina sau alte gene autentice, dar este mult mai bine adaptată la această nișă decât majoritatea moleculelor.

Datorită genelor, orice organism viu de pe planeta noastră moștenește trăsăturile părinților săi, continuând astfel uniformitatea speciei sale. Informațiile genetice ne sunt transmise de la tată și mamă sub formă de molecule de ADN, care conțin gene - proprietăți și caracteristici individuale ale viitorului organism. Din articolul nostru veți afla despre ce este o genă, care sunt proprietățile ei și de ce natura are nevoie de ea.

Gene: definiție și scop

O genă este definită ca o unitate structurală și funcțională a eredității în organismele vii. Genele sunt cheia „asemănării” noastre cu părinții noștri. Fiecare genă conține o probă dintr-o moleculă de proteină și o moleculă de ARN (acidul ribonucleic face parte din codul general ADN). Această probă transmite planul de dezvoltare a celulelor în toate sistemele viitorului organism. Orice genă este concepută pentru a codifica informații. Să aruncăm o privire mai atentă la caracteristicile structurale ale acestei particule.

Structura genei și caracteristicile sale

Pe fiecare dintre gene există secțiuni de molecule care sunt responsabile pentru una sau alta parte a codului. Variațiile lor variate oferă corpului un program pentru codificarea și citirea proprietăților sale. În acest caz, este necesar să se deseneze o analogie cu un procesor de computer, în care toate sarcinile sunt efectuate la nivelul formării și conversiei codului.

În plus, s-a stabilit că o genă constă din mai multe perechi de nucleotide. În funcție de sarcină și de complexitatea informațiilor transmise, numărul de perechi variază și poate varia de la câteva sute la câteva mii.

Proprietățile genelor și semnificația lor

• discretie. Cuvântul în sine denotă ceva care are o structură discontinuă de structură. În legătură cu genele, discretitatea este înțeleasă ca o proprietate care permite unei molecule să partajeze informații fără a o confunda cu informațiile dintr-o altă moleculă. Fiecare grup de perechi de baze este separat de un alt grup similar. Acest lucru ne oferă o moștenire clară și fără ambiguitate a anumitor trăsături.
• Stabilitate. Această proprietate permite genei să-și mențină structura. Astfel, aceeași genă este transmisă din generație în generație, copiendu-se la nașterea unui nou organism. Această proprietate vă permite să salvați principiul asemănării speciilor.
• Labilitate. Spre deosebire de proprietatea anterioară, labilitatea genelor funcționează - capacitatea de a muta. Această proprietate se datorează legilor evoluției și selecției naturale. Fiecare organism, în cursul vieții sale, primește o anumită experiență de a trăi în condițiile care s-au dezvoltat în natură. Aceste informații intră și în gene, care le includ în structura lor, adaptând astfel întregul gen viitor.
• Alelism multiplu. Această proprietate conferă diversitate intraspecifică. Deci, datorită grupurilor de gene cu seturi diferite de caracteristici, iepurele are o culoare diferită (alb, himalayan, albinos). Grupuri diverse sângele uman sunt, de asemenea, cauzate de alelism multiplu. În general, această proprietate vă permite să extindeți paleta de instrumente pentru adaptarea vizualizării.
• Specificitate. Se știe că numărul de gene dintr-o moleculă de ADN este enorm. Acest lucru se datorează faptului că fiecare dintre gene codifică caracteristica sa specifică a viitorului organism. În aceasta, de fapt, se exprimă proprietatea specificității. O genă, o trăsătură.
• Pleiotropie. Această proprietate este responsabilă pentru transferul unei mutații dintr-o genă către altele. Mai mult, mutația afectează nu numai genele în sine, ci și acele trăsături care pot fi codificate. De exemplu, culoarea penajului unei păsări poate fi supusă unor mutații în structura celulelor aripii. Astfel, genele structurii celulare influențează și rezultatele culorii aripilor rezultate.
• expresivitate. Această proprietate reflectă gradul de exprimare a unei anumite gene într-o trăsătură. Este necesar pentru flexibilitate în transfer informații ereditare.
• Penetranța este o măsură a cât de des apare o trăsătură într-un fenotip (stadiul de dezvoltare în cadrul unui organism).
• Amplificare. Responsabil pentru gradul de creștere a numărului de copii ale unei gene. De regulă, această proprietate se manifestă ca răspuns la acțiunile de selecție umană (când se creează noi specii). În natură, amplificarea este rară.

Întrebarea ce sunt genele este foarte interesantă. Pe de o parte, toată lumea știe ce se transmite de la părinți la copil, dar însuși mecanismul de stocare a acestor informații este neclar pentru majoritatea oamenilor. Toate ființele vii au caracteristici genetice și determină toate datele inițiale despre corp: aspectul său, aparținerea unei anumite specii, caracteristicile structurale și așa mai departe.

Mulți oameni își amintesc dintr-un curs de biologie școlară că aceste informații sunt stocate în ADN - una dintre principalele. Este lanțul de acid dezoxiribonucleic care determină individualitatea unei persoane sau a unui animal din punct de vedere al fiziologiei. Dar care este relația dintre ADN și genă? Să înțelegem acești termeni.

Ce sunt genele și ADN-ul?

În structură se disting secțiuni separate, care sunt responsabile pentru disponibilitatea anumitor informații de la proprietarul lor. Aceste părți ale lanțului sunt gene. Acestea conțin informații despre proteine, iar proteinele sunt un material de construcție organic. Toate componentele conținute în fiecare celulă a corpului alcătuiesc genomul unei ființe vii. Unele dintre aceste informații sunt transmise de la tată, iar altele sunt moștenite de la mamă.

Datorită capacității de a descifra informațiile genetice, astăzi este posibil să se stabilească rudenia, cum ar fi paternitatea, cu mare acuratețe. De fapt, întrebarea ce sunt genele este suficient de complexă pentru a primi un răspuns pe scurt. Dar în limbajul metaforelor, această informație poate fi oarecum simplificată. Imaginați-vă un lanț de ADN sub forma unei cărți despre o anumită ființă vie, apoi genele vor fi cuvinte separate pe paginile acestei publicații. Fiecare dintre cuvinte este format din doar 4 litere, dar din ele se poate adăuga un număr nelimitat de fraze. Adică, o genă este o alternanță a patru compuși chimici. Aceste baze nucleice sunt numite adenină, citozină, guanină și timină. O ușoară metamorfoză la schimbarea unui compus chimic cu altul duce la o schimbare a sensului „frazei” în ansamblu. Și după cum ne amintim, fiecare genă este responsabilă de structura proteinei. Alte informații din ea - o structură diferită a proteinei - noi caracteristici ale organismului. Dar astfel de alternanțe sunt posibile doar atunci când sunt transmise informații ereditare, astfel încât frații și surorile aceluiași părinți diferă între ei, chiar dacă sunt.Dar informațiile încorporate în genomul nostru sunt neschimbate de la naștere până la moarte.

Gena îmbătrânirii

Speranța de viață și mecanismul schimbărilor legate de vârstă care apar cu o persoană depind de informațiile genetice. O bucată de cod care ar fi responsabilă în mod specific de îmbătrânire nu a fost găsită, dar oamenii de știință susțin că este puțin probabil ca astfel de date să fie stocate în ADN într-un singur loc. Îmbătrânirea este un proces complex care afectează toate sistemele corpului, așa că „luminarii științei” au încă o lungă căutare în această direcție.

Un punct de vedere interesant, dar destul de provocator, asupra eredității a fost prezentat într-o carte publicată în 1976. A fost scrisă de etologul englez C. R. Dawkins. Gena egoistă este o lucrare științifică care propune teoria conform căreia este dorința de a crește adaptabilitatea speciei. Selecția are loc la nivel genetic, nu la nivel de populații și indivizi individuali. În general, nu există încă un răspuns definitiv la întrebarea: „Ce sunt genele?” Cel mai probabil, ideile despre aceste părți ale ADN-ului odată cu dezvoltarea științei vor fi completate cu date noi și modificate serios.

Capitolul 6

Genă egoistă? Ce este? Și este doar o singură bucată fizică de ADN. La fel ca în supa primordială, toate acestea sunt replici ale unei anumite bucăți de ADN, distribuite în întreaga lume. Dacă ne permitem libertatea de a vorbi despre gene ca fiind ființe conștiente cu suflete (asigurându-ne în mod constant că putem oricând să revenim de la expresiile noastre neglijente la termeni decenti în orice moment), atunci este legitim să ne punem întrebarea: ce este fiecare Individ egoist încearcă să facă?genă? El încearcă să devină din ce în ce mai numeros în acest fond genetic. În principiu, el face acest lucru ajutând la programarea corpurilor în care se află pentru supraviețuire și reproducere. Dar aici subliniem că „el” este un anumit factor care există simultan în multe corpuri. Principalul punct al acestui capitol este că orice genă dată poate fi capabilă să-și ajute replicile în alte corpuri.

În acest caz, se poate vorbi de un fel de altruism individual, care, totuși, se datorează egoismului genei.

Luați în considerare gena care determină albinismul la oameni. De fapt, există mai multe gene pentru albinism, dar vorbesc doar despre una dintre ele. Aceasta este o genă recesivă, adică. pentru a fi albinos, o persoană trebuie să conțină o doză dublă din această genă. Albinii se găsesc printre noi cu o frecvență de aproximativ 1:20.000. Cu toate acestea, o persoană din 70 are gena albinismului într-o singură doză, iar acești oameni nu sunt albinoși. Deoarece gena albinismului este prezentă la mulți oameni, teoretic ar putea asigura persistența sa în fondul genetic prin programarea organismelor acestor oameni să fie altruiste față de ceilalți albinoși odată ce se știe că poartă aceeași genă. Gena albinismului ar fi foarte încântată dacă unele dintre corpurile în care trăiește ar muri, cu condiția ca acest lucru să ajute alte corpuri care conțin aceeași genă să supraviețuiască. Dacă o genă de albinism ar putea determina ca unul dintre corpurile care o conțin să salveze viețile a zece albinoși, atunci chiar și moartea unui altruist ar fi pe deplin compensată printr-o creștere a numărului de gene de albinism din fondul genetic.

Ar trebui atunci să ne așteptăm ca albinii să se trateze bine unul pe altul?

Răspunsul la aceasta ar trebui probabil să fie „nu”. Pentru a înțelege de ce nu, să lăsăm o clipă deoparte metafora noastră a genei ca factor dotat cu conștiință, pentru că în acest context ne va deruta pozitiv. Ar trebui să revenim la expresii plictisitoare, dar corecte. Genele de albinism nu „vreau” cu adevărat să supraviețuiască sau să ajute alte gene de albinism. Dar dacă gena albinismului determină cel puțin corpurile în care trăiește să se comporte altruist față de ceilalți albinoși, atunci, vrând-nevrând, acest lucru va duce automat la o creștere a numărului său în fondul genetic. Cu toate acestea, pentru ca acest lucru să se întâmple, respectiva genă trebuie să aibă două efecte independente asupra organismului. Nu trebuie să producă doar efectul său obișnuit, adică. lipsa pigmentării tegumentului, dar și pentru a încuraja organismul să manifeste altruism selectiv în raport cu indivizii cu pigmentare foarte scăzută. O astfel de genă cu două efecte, dacă ar exista, ar putea avea mare succes în populație.

După cum sa subliniat deja în cap. 3, genele au efecte multiple. Teoretic, este posibil să apară o genă care determină o „etichetă” externă, cum ar fi pielea palidă, sau o barbă verde, sau ceva la fel de vizibil și, în același timp, o tendință de a fi deosebit de drăguț cu cei care poartă o astfel de etichetă. Este posibil, dar improbabil. Cu aceeași probabilitate, bărbilele verzi pot fi asociate cu tendința de a unghii încarnate sau orice alt simptom și simpatia pentru barbii verzi cu incapacitatea de a percepe aroma freziei. Este puțin probabil ca aceeași genă să determine o anumită marcă și tipul corespunzător de altruism. Cu toate acestea, ceea ce s-ar putea numi „efectul de barbă verde al altruismului” este teoretic posibil.

O etichetă arbitrară precum o barbă verde este doar un mod în care o genă ar putea „ști” că alți indivizi au copii ale ei înșiși. Există și alte moduri?

Da, iar cea mai directă dintre ele este următoarea. Proprietarul oricărei gene altruiste ar putea fi recunoscut pur și simplu pentru că îndeplinește acte altruiste. O genă ar putea prospera în fondul genetic dacă „ar fi spus” corpului său ceva de genul „Corpul, dacă A se îneacă în timp ce încearcă să salveze pe altcineva, sări și salvează A”. Motivul pentru care o astfel de genă ar putea acționa atât de nobil este că A are șanse mai mari decât media să aibă aceleași gene altruiste - gene salvatoare. Faptul că A încerca să salveze pe altcineva reprezintă un semn echivalent cu o barbă verde. Este mai puțin inventat decât barba verde, dar totuși pare destul de neplauzibil. Există modalități credibile care ar permite genelor să-și „recunoaște” copiile la alți indivizi?

Da sunt.

Este ușor de demonstrat că rudele apropiate au o probabilitate mai mare decât media de a avea gene comune. De mult a fost clar că tocmai din acest motiv este atât de comun altruismul părinților față de copiii lor. Și R. Fisher, J. Haldane și mai ales W. Hamilton și-au dat seama că acest lucru este valabil și pentru alte rude apropiate - surori și frați, atât rude, cât și veri, nepoți și nepoate. Dacă un individ moare pentru a salva zece rude apropiate, atunci o copie a genei pentru altruismul relativ apropiat (altruism înrudit) poate muri, dar vor fi salvate mai multe copii ale aceleiași gene.

„Mai mult” este foarte vag, la fel ca „rudele apropiate”. După cum a arătat Hamilton, este posibilă și o mai mare certitudine. Două dintre lucrările sale, publicate în 1964, sunt printre cele mai semnificative contribuții la etologia socială scrise vreodată și nu am reușit niciodată să înțeleg de ce aceste lucrări sunt atât de neglijate de etologi (numele lui Hamilton nici măcar nu este menționat în indexurile a două mari manuale de etologie publicate în 1970). Din fericire, în În ultima vreme interesul pentru ideile lui începe să revină. Lucrarea lui Hamilton este bogată în matematică, dar principiile sale de bază sunt înțelese intuitiv, fără raționament matematic riguros, deși o oarecare simplificare excesivă este inevitabilă. Trebuie să calculăm probabilitatea de a avea o anumită genă la doi indivizi, de exemplu, două surori.

Pentru simplitate, presupunem că luăm în considerare gene care sunt rare în grupul genetic în ansamblu. Majoritatea oamenilor au „gena care face imposibil să fii albinos”, indiferent dacă oamenii sunt înrudiți sau nu. O distribuție atât de largă a acestei gene se explică prin faptul că în natură probabilitatea de supraviețuire a albinoșilor este mai mică decât a celor nealbinoși, fie și doar pentru că soarele îi orbește și le este relativ greu să observe prădătorul care se apropie. Nu ne interesează motivele predominării în pool-ul de gene a unor gene atât de evident „bune” precum gena pentru „non-albinism”. Căutăm să explicăm succesul genelor tocmai datorită altruismului lor. Prin urmare, putem presupune că, cel puțin în stadiile incipiente ale acestui proces evolutiv, astfel de gene sunt rare. Este important de remarcat aici că chiar și o genă care este rară în populația în ansamblu poate apărea frecvent într-o singură familie. Atât eu cât și dumneavoastră avem o serie de gene care sunt rare în populația generală. Există foarte puține șanse ca tu și cu mine să purtăm aceleași gene rare. Cu toate acestea, este foarte probabil ca sora mea să aibă aceeași genă rară ca mine și este la fel de probabil ca și tu și sora ta să aveți aceeași genă rară; șansele în acest caz sunt exact 50% și nu este greu de explicat motivele acestui lucru.

Să presupunem că ai o copie a genei C în genotipul tău. O poți obține fie de la tatăl tău, fie de la mama ta (pentru simplitate, pot fi eliminate diverse posibilități rare: că gena C este o nouă mutație; că ambele parintii tai au avut aceasta gena, sau in doza dubla la unul dintre ei). Să presupunem că ai primit gena C de la tatăl tău. În acest caz, fiecare dintre celulele normale din corpul său conținea o copie a acestei gene. După cum probabil vă amintiți, fiecare spermatozoid produs de un bărbat conține jumătate din genele sale. Deci există o șansă de 50% ca spermatozoizii care a conceput sora ta să aibă gena C. Dacă ai primit gena C de la mama ta, atunci din exact același raționament rezultă că jumătate din ouăle ei trebuie să fi conținut gena C; și din nou, sora ta are 50% șanse de a obține gena C. Aceasta înseamnă că, dacă aveți 100 de frați și surori, atunci aproximativ 50 dintre ei ar trebui să aibă orice genă rară pe care o aveți. Aceasta înseamnă, de asemenea, că dacă aveți 100 de gene rare, atunci aproximativ 50 dintre ele se află în corpul oricăruia dintre frații sau surorile voastre.

Calcule similare pot fi făcute pentru persoanele înrudite prin rudenie de orice grad. Există relații importante între părinți și copii. Dacă aveți o doză de genă H, atunci fiecare dintre copiii tăi are șanse de 50% să aibă această genă, deoarece jumătate din celulele tale germinale o conțin și fiecare dintre copiii tăi a fost conceput cu una dintre aceste celule germinale. Dacă ai o doză de genă J, atunci există o șansă de 50% ca și tatăl tău să aibă această genă, pentru că ai primit jumătate din gene de la el și jumătate de la mama ta. Pentru comoditate, folosim coeficientul de înrudire, care exprimă probabilitatea prezenței unei anumite gene la două rude. Raportul de înrudire între doi frați este de 1/2, deoarece jumătate din genele prezente la unul dintre frați se vor găsi în celălalt. Aceasta este o cifră medie: ca urmare a impulsului meiotic, acești doi frați pot avea mai mult sau mai puține gene în comun. Raportul dintre părinte și copil este întotdeauna exact 1/2. A face toate aceste calcule de fiecare dată de la bun început este destul de plictisitor. Există un dar dur regula eficienta pentru coeficientul de relație dintre doi indivizi, A și B. Vă poate fi util la redactarea unui testament sau pentru a explica cazuri evidente de asemănare într-o familie. Este potrivit pentru toate situațiile simple, dar nu funcționează în căsătoriile incestuoase și, după cum vom vedea, la unele insecte.

Să stabilim mai întâi toți strămoșii comuni ai lui A și B. De exemplu, strămoșii comuni ai doi veri sau surori sunt bunicul și bunica lor comună. În mod logic, toți strămoșii acestor strămoși comuni vor fi, de asemenea, comuni pentru A și B. Cu toate acestea, îi vom neglija pe toți, cu excepția celor mai recenti strămoși comuni. În acest sens, verii au doar doi strămoși comuni. Dacă B este un descendent direct al lui A, cum ar fi strănepotul său, atunci A însuși este „strămoșul comun” pe care îl căutăm.

După ce am găsit strămoșii comuni ai lui A și B, să calculăm distanța de generație (numărul de generații separate) dintre ei. Pentru a face acest lucru, începând cu A, trebuie să urcați în arborele genealogic până la un strămoș comun și apoi să coborâți la B. Numărul total de pași în sus și apoi în jos din copac va fi distanța generației. Dacă, de exemplu, A este unchiul lui B, atunci distanța generației este 3. Strămoșul comun în acest caz este tatăl lui A și bunicul lui B. Apoi, pentru a ajunge la B, trebuie să coborâți două generații pe cealaltă parte a copacului. Prin urmare, distanța de generare este 1 + 2 = 3.

După ce am găsit distanța generației dintre A și B printr-un anumit strămoș comun, se poate calcula proporția coeficientului de relație a acestora, care se datorează acestui strămoș. Pentru a face acest lucru, înmulțiți 1/2 de câte ori există pași în distanța de generare. Dacă distanța de generare este egală cu trei pași, atunci trebuie să înmulțiți 1/2 x 1/2 x 1/2 sau să creșteți 1/2 la a treia putere. Dacă distanța de generare printr-un anumit strămoș comun este egală cu g pași, atunci proporția coeficientului de relație datorat acestui strămoș va fi egală cu (1/2)g.

Totuși, aceasta este doar o parte din coeficientul de relație dintre A și B. Dacă se întâmplă să aibă mai mulți strămoși comun, atunci trebuie să adăugăm o valoare echivalentă pentru fiecare strămoș. De obicei, pentru doi indivizi, distanța generației pentru toți strămoșii comuni este aceeași. Prin urmare, odată ce ați stabilit coeficientul de relație dintre A și B datorită oricăruia dintre strămoșii lor comuni, tot ce trebuie să faceți este să îl înmulțiți cu numărul acelor strămoși. De exemplu, verii au doi strămoși comuni, iar distanța de generare prin fiecare dintre ei este de 4. Prin urmare, coeficientul de relație este 2 x (1/2) 4 = 1/8. Dacă A este un strănepot al lui B, atunci distanța generației este 3, iar numărul de „strămoși” comuni este 1 (B însuși), deci coeficientul de relație este 1 x (1/2) 3 = 1/8. În mod similar, aveți șanse egale să „mergi” atât la unchiul tău (raportul de rudenie = 2 (1/2) 3 = 1/4) cât și la bunicul tău (raportul de rudenie = 1 x (1/2) 2 = 1/4 ).

În cazul unei relații atât de îndepărtate precum verii al patrulea, probabilitatea ca aceștia să aibă gene comune se apropie de probabilitatea ca o anumită genă pe care A o are să fie găsită la un individ selectat la întâmplare din populație. În ceea ce privește gena altruismului, vărul al patrulea diferă puțin de vreun bătrân Tom, Dick sau Harry. Al doilea văr (raportul de rudenie = 1/32) este doar puțin mai aproape, iar vărul este puțin mai aproape (1/8). Frații și părinții și copiii sunt foarte apropiați (1/2), iar gemenii identici (raportul de rudenie = 1) sunt complet identici. Mătuși și unchi, nepoți și nepoate, bunici sau bunici și nepoți, precum și frații și surorile uterine și vitrege ocupă o poziție intermediară (coeficient de rudenie = 1/4).

Acum suntem în situația de a fi mult mai specifici cu privire la genele pentru altruismul rudei. Gena pentru salvarea sinucigașă a cinci veri nu va deveni mai numeroasă în populație, dar gena pentru salvarea a cinci frați cu prețul propriei morți va crește. Condiția minimă pentru ca o genă a altruismului sinucigaș să reușească este să salveze mai mult de doi dintre frații săi (sau copiii, sau părinții) sau mai mult de doi frați vitregi (sau unchi, mătuși, nepoți, nepoate, bunici, nepoți) sau mai mult de opt veri etc. O astfel de genă, în medie, continuă să trăiască în corpurile unui număr suficient de indivizi salvați de altruist pentru a compensa moartea lui însuși.

Dacă un individ ar fi sigur că persoana în cauză este geamănul său identic, ar fi la fel de preocupat de bunăstarea lui ca și de a lui. Orice genă pentru altruismul gemenilor este prezentă la ambii gemeni, așa că dacă unul dintre ei moare eroic salvându-l pe celălalt, gena continuă să trăiască. Armadilo cu nouă benzi dau naștere de obicei cvadrupleți identici. Din câte știu, nu s-au raportat acte de sacrificiu de sine eroic săvârșite de tineri armadilli; cu toate acestea, s-a susținut că unele manifestări puternice de altruism ar trebui să fie așteptate cu siguranță de la ei.Dacă cineva are de gând să meargă în America de Sud, atunci ar merita să fie făcute.

Acum înțelegem că îngrijirea urmașilor este doar un caz special de altruism înrudit. Din punct de vedere genetic, un individ adult ar trebui să acorde la fel de multă grijă și atenție fratelui său orfan, ca și propriilor săi copii. Raportul dintre relația lui cu ambii bebeluși este exact același, 1/2. Din punct de vedere al selecției genelor, gena care determină comportamentul altruist al surorii mai mari ar trebui să aibă la fel de multe șanse de răspândire în populație ca și gena altruismului parental. De fapt, aceasta este o simplificare foarte puternică (din multe motive pe care le vom lua în considerare mai târziu), iar îngrijirea frățească sau fraternească nu este în niciun caz la fel de comună ca natură ca îngrijirea părintească. Aici, insa, vreau sa arat ca din punct de vedere genetic nu exista nimic deosebit in relatia parinti/copii in comparatie cu relatia frati/surori. Faptul că părinții dau gene copiilor lor și surorile nu se dau reciproc este irelevant, deoarece ambele surori obțin replici identice ale acelorași gene de la aceiași părinți.

Unii autori folosesc termenul de selecție de rudenie pentru a distinge acest tip de selecție naturală de selecția de grup (supraviețuirea diferențială a grupurilor) și selecția individuală (supraviețuirea diferențială a indivizilor). Selecția rudelor este responsabilă pentru altruismul intrafamilial; cu cât relația este mai strânsă, cu atât selecția este mai puternică. Nu este nimic în neregulă cu termenul de selecție a rudelor, dar, din păcate, poate fi necesar să fie abandonat din cauza faptului că recent a fost folosit complet greșit și în viitor poate duce la o confuzie completă pentru biologi. E. Wilson în cartea sa, altfel excelentă, Sociobiology. Noua Sinteză definește selecția de rudenie ca un caz special de selecție de grup. Există o diagramă în carte care arată clar că, din punctul de vedere al lui Wilson, selecția de rude ocupă o poziție intermediară între „selecție individuală” și „selecție de grup” în sens convențional, adică. în sensul în care le-am folosit în cap. 1. Între timp, selecția grupului - chiar și așa cum este definită de Wilson însuși - înseamnă supraviețuirea diferențială a grupurilor de indivizi. Desigur, într-un fel, familia este un tip special de grup. Cu toate acestea, întreaga esență a raționamentului lui Hamilton este că diferența dintre familie și non-familie nu este ceva definit și indestructibil, ci depinde de probabilitatea matematică. Teoria lui Hamilton nu afirmă în niciun caz că animalele ar trebui să trateze toți „membrii familiei” în mod altruist și pe toți ceilalți în mod egoist. Este imposibil să trasezi o linie strictă între familie și non-familie. Nu trebuie să decidem dacă, de exemplu, verii secundi ar trebui să fie incluși în familie sau considerați străini: ne așteptăm pur și simplu ca probabilitatea de altruism în raport cu verii secundi să fie de 1/16 din probabilitate. de altruism în raport cu descendenții sau frații. Selecția rudelor nu este în niciun caz un caz special de selecție de grup.

Aceasta este o consecință specială a selecției genelor.

Definiția lui Wilson a selecției rudelor are un alt defect și mai grav. Exclude în mod deliberat descendenții: nu sunt considerați rude!. Desigur, Wilson este foarte conștient de faptul că urmașii sunt înrudiți cu părinții lor, dar preferă să nu invoce teoria selecției rudelor pentru a explica altruismul manifestat de părinți în îngrijirea propriilor urmași. El este, desigur, liber să definească termenul așa cum crede de cuviință, dar această definiție creează o mare confuzie și sper că în edițiile ulterioare ale cărții sale cu adevărat foarte valoroase el o va schimba. Din punct de vedere genetic, îngrijirea parentală pentru descendenți și altruismul fraților a apărut în procesul de evoluție din exact același motiv: în ambele cazuri, probabilitatea apariției unei gene a altruismului în corpul individului tutorat este mare.

Îmi cer scuze cititorului nespecialist pentru această mică diatribă și mă grăbesc să revin la subiectul nostru principal. Până acum am simplificat prea mult prezentarea, dar este timpul să introduc câteva estimări. Vorbeam pur și simplu despre gene care determină sinuciderea pentru a salva viața unui anumit număr de indivizi înrudiți, pentru care se cunoaște cu exactitate raportul de înrudire. Evident, în realitate, animalele sunt incapabile să numere cu exactitate câți indivizi rude îi salvează sau să facă calcule hamiltoniene în capul lor, chiar dacă ar putea ști cumva sigur că acești indivizi sunt într-adevăr rude, veri, etc. P. frați și surori.

În viața reală, sinuciderea sigură și „salvarea” neîndoielnică a vieții trebuie înlocuite cu un risc statistic de moarte atât pentru sine, cât și pentru ceilalți. Se poate dovedi că are sens să salvezi chiar și un văr al patrulea, dacă riscul pentru tine însuți este foarte mic. În plus, atât tu, cât și ruda pe care urmează să o salvezi cu siguranță vei muri într-o zi oricum. Pentru fiecare individ, există o „speranță de viață” pe care compania de asigurări o poate calcula cu un anumit grad de acuratețe. Salvarea vieții unei rude care este pe cale să moară de bătrânețe va avea un impact mai mic asupra viitorului bazin genetic decât salvarea vieții unei rude la fel de apropiate, care are cea mai mare parte a vieții sale încă de urmat.

Calculele noastre elegante simetrice ale coeficienților de relație vor trebui modificate pentru a ține cont de ponderările confuze și complexe efectuate de statisticienii companiilor de asigurări. Bunicii, pe de o parte, și nepoții, pe de altă parte, în sens genetic, au motive egale pentru a-și manifesta altruism unul față de celălalt, deoarece genele lor sunt 1/4 la fel. Dar pentru că speranța de viață a nepoților este mai lungă, genele pentru altruismul bunicilor față de nepoți au o valoare selectivă mai mare decât genele pentru altruismul nepoților față de bunici. Este posibil ca beneficiul net din ajutorul unei rude tinere îndepărtate să fie mai mare decât beneficiul net din ajutorul unei rude apropiate în vârstă. (De altfel, bunicii nu trebuie să aibă o speranță de viață mai scurtă decât nepoții. La speciile cu mortalitate timpurie ridicată, poate fi opusul.)

Continuând analogia „asigurărilor”, se pot considera persoanele fizice drept asigurători de viață. Acest individ poate risca o anumită parte din averea sa pe asigurarea de viață a unei alte persoane. Procedând astfel, ține cont de coeficientul relației sale cu această persoană, precum și de „fiabilitatea” sa în sensul speranței sale de viață față de a sa. Strict vorbind, ar trebui înlocuit „speranța de viață” cu „speranța de reproducere” sau, chiar mai strict, cu „capacitatea generală de a favoriza propriile gene în timpul unei vieți viitoare”. În acest caz, pentru evoluția comportamentului altruist, riscul total pentru altruist trebuie să fie mai mic decât câștigul total pentru beneficiar, înmulțit cu coeficientul de relație. Riscul și recompensa trebuie calculate în modul complex menționat mai sus, utilizat de companiile de asigurări.

Dar cum vă puteți aștepta ca o proastă mașină de supraviețuire să poată efectua aceste calcule complexe și chiar în grabă! Chiar și marele matbiolog J. Haldane (într-o lucrare publicată în 1955, în care a anticipat conceptul lui Hamilton postulând răspândirea unei gene care determină salvarea rudelor înecate) a remarcat: „... în acele două cazuri când m-am retras din apa cu risc minim pentru mine de oameni care s-ar putea îneca, nu am avut timp de asemenea calcule. Din fericire, așa cum știa bine Haldane, nu este nevoie să presupunem că mașinile de supraviețuire efectuează în mod conștient calcule în mintea lor. Așa cum folosim o regulă de calcul fără a fi conștienți că folosim de fapt logaritmi, un animal poate fi programat să se comporte ca și cum ar efectua calcule complexe.

Acest lucru nu este atât de greu de imaginat pe cât ar părea. Când o persoană aruncă o minge sus în aer și o prinde din nou, se comportă ca și cum ar rezolva un sistem de ecuații diferențiale care determină traiectoria mingii. Poate că nu știe ce este o ecuație diferențială și poate să nu fie dornic să afle, dar acest lucru nu îi afectează în niciun fel capacitatea de a juca mingea. La un anumit nivel subconștient, se întâmplă ceva echivalent cu calculele matematice. În mod similar, atunci când o persoană ia o decizie dificilă după ce cântărește toate argumentele pro și contra și toate consecințele deciziei sale pe care și le poate imagina, acțiunile sale sunt echivalente din punct de vedere funcțional cu calcularea „sumei ponderate” efectuată de un computer.

Dacă ar fi să scriem un program care simulează pe un computer comportamentul unei mașini de supraviețuire exemplare care ia decizii cu privire la faptul dacă ar trebui să se comporte altruist, probabil că am acționa ceva de genul în felul următor. Mai întâi trebuie să faceți o listă cu toate tipurile alternative de comportament ale animalului. Apoi, pentru fiecare tip de comportament, scrieți un program pentru calcularea sumei ponderate. Toate câștigurile rezultate din acest tip de comportament sunt marcate cu semnul plus, iar toate riscurile asociate cu acesta sunt marcate cu semnul minus; toate câștigurile și toate riscurile ar trebui cântărite prin înmulțirea cu coeficientul corespunzător de relație înainte de a rezuma. Pentru simplitate, putem omite alte ponderi în primul rând, cum ar fi cele legate de vârstă și sănătate. Deoarece coeficientul de relație cu sine al unui individ dat este 1 (adică conține, așa cum este destul de clar, 100% din propriile sale gene), riscurile și recompensele pentru sine nu ar trebui reduse deloc și ar trebui să intre. calculele cu greutatea totală. Suma totală pentru fiecare dintre comportamentele alternative ar arăta astfel:

Câștig net pentru acest tip de comportament = Beneficiu pentru tine - Risc pentru tine + 1/2 Beneficiu pentru frate - 1/2 Risc pentru frate + 1/2 Beneficiu pentru alt frate - 1/2 Risc pentru alt frate + 1/8 Beneficiu pentru văr- 1/8 Risc pentru var + 1/2 Beneficiu pentru copil - 1/2 Risc pentru copil + etc.

Rezultatul acestei însumări a câștigurilor va fi un număr numit estimarea câștigului net pentru acest tip de comportament. Animalul model calculează apoi o sumă echivalentă pentru fiecare comportament alternativ din repertoriul său. În cele din urmă, selectează și implementează tipul de comportament care produce cel mai mare profit net. Chiar dacă toate estimările se dovedesc a fi negative, se alege cea mai bună formă de comportament, adică. asociate cu cel mai mic risc. Amintiți-vă că orice acțiune pozitivă vine cu prețul energiei și al timpului care ar putea fi cheltuit cu alte lucruri. Dacă a nu face nimic este „comportamentul” care obține cel mai mare profit, atunci animalul model va fi inactiv.

Acesta este un exemplu foarte simplificat, exprimat în acest caz mai degrabă ca un monolog subiectiv decât ca un model computerizat. Să presupunem că sunt un animal care găsește un loc în pădure în care cresc 8 ciuperci. După ce le-am estimat valoarea nutritivă și am scăzut puțin estimarea din cauza riscului, deși foarte mic, ca acestea să fie otrăvitoare, am decis că fiecare ciupercă „valorează” +6 unități (unitățile sunt plăți setate arbitrar, ca în capitolul 5) . Ciupercile sunt atât de mari încât am putut să mănânc doar trei dintre ele. Ar trebui să anunț pe altcineva despre descoperirea mea? Cine mă poate auzi? Fratele meu B (raportul dintre relația lui cu mine = 1/2), vărul C (raportul relației = 1/8) și D (nu este înrudit cu mine, în general, raportul dintre relația lui cu mine este exprimată printr-o valoare atât de mică încât ea aproape egală cu zero). Dacă tac în legătură cu descoperirea mea, atunci câștigul meu net va fi de +6 pentru fiecare dintre cele trei ciuperci pe care le mănânc, adică. total +18. Pentru a estima câștigul net în cazul în care îmi anunț găsirea, vor trebui făcute câteva calcule. Opt ciuperci vor trebui împărțite în mod egal între patru. Câștigul pe care îl obțin dacă mănânc eu însumi două ciuperci, +6 fiecare, este de +12. Dar obțin și un câștig de la frații și verii mei care mănâncă câte două ciuperci fiecare, deoarece am ceva în comun cu genele lor. Câștigurile mele totale vor fi (1 x 12) + (1/2 12) + (1/8 x 12) + (0 x 12) = 19 1/2. Câștigul net corespunzător pentru comportamentul egoist a fost de + 18. Rezultatele sunt aproape aceleași, dar verdictul este clar. Trebuie să semnalez că hrana a fost găsită; altruismul meu va fi atunci o victorie pentru genele mele egoiste.

Am simplificat situația presupunând că animalul individual calculează ce curs de acțiune este cel mai bun pentru genele sale. De fapt, fondul de gene este completat cu gene, sub influența cărora corpurile se comportă ca și cum ar efectua astfel de calcule.

În orice caz, aceste calcule sunt doar o primă aproximare preliminară a ceea ce ar trebui să fie în mod ideal. Am neglijat mulți factori, inclusiv vârsta persoanelor care fac aceste calcule. De asemenea, dacă aș fi mâncat o masă copioasă înainte de a descoperi ciupercile, câștigul net din a fi anunțat despre descoperirea mea ar fi mai mare decât dacă mi-ar fi fost foame. În cea mai bună dintre lumi, posibilitățile de îmbunătățire progresivă în calcul nu există. Dar viata reala nu are loc în cea mai bună dintre lumi. Nu ne putem aștepta la animale reale atunci când alegem soluție optimă, va tine cont absolut de toate detaliile. Prin observații și experimente în conditii naturale trebuie să aflăm cât de aproape sunt animalele reale de a realiza o analiză cost-beneficiu perfectă.

Doar ca să mă conving de asta exemple subiective nu ne-a dus prea departe, să revenim pe scurt la limbajul genetic. Corpurile vii sunt mașini programate de acele gene care au supraviețuit. Genele care au supraviețuit au reușit să facă acest lucru în condiții care, în medie, erau caracteristice mediului acestei specii. Prin urmare, estimările costurilor și veniturilor se bazează pe „experiența” trecută, la fel ca a unui factor de decizie. Cu toate acestea, experiența în acest caz înseamnă experiența genei sau, mai precis, condițiile în care gena a reușit să supraviețuiască în trecut. (Deoarece genele dotează și mașinile de supraviețuire cu capacitatea de a învăța, putem spune că unele estimări cost-venit au fost făcute și pe baza experienței individuale.) Atâta timp cât condițiile nu se schimbă prea mult, aceste estimări vor rămâne estimări fiabile și supraviețuirea mașinilor va dura în medie decizii corecte. În cazul unei schimbări fundamentale a condițiilor, mașinile de supraviețuire vor tinde să ia decizii eronate și genele lor vor plăti pentru asta. Exact asta se întâmplă: dacă o persoană ia decizii pe baza unor informații învechite, atunci aceste decizii se dovedesc, de obicei, a fi eronate.

Erorile și inexactitățile se pot strecura și în estimările coeficienților de relație. Până acum, în calculele noastre simplificate, am presupus că mașinile de supraviețuire par să știe cine este înrudit cu ele și care este coeficientul acestei relații. În viața reală, o astfel de certitudine puternică există uneori, dar cel mai adesea coeficientul de relație poate fi estimat doar ca o anumită valoare medie. Să presupunem, de exemplu, că A și B sunt la fel de probabil să fie fie frați, fie frați. Coeficientul lor de relație este fie 1/4, fie 1/2, dar din moment ce nu știm dacă sunt frați sau surori, doar valoarea medie poate fi utilizată efectiv, adică. 3/8. Dacă se știe cu tărie că au o singură mamă, dar probabilitatea unui tată comun este de doar 1 până la 10, atunci poți fi 90% sigur că sunt frați vitregi și 100% că sunt frați, coeficientul de relație efectiv este în acest caz (1/10 x 1/2) + (9/10 x 1/4) = 0,275.

Dar când vorbim de certitudine de 90%, la cine ne referim? Un naturalist care a găsit-o după cercetări ample de teren sau animalele înseși? În circumstanțe favorabile, este aproape același lucru. Pentru a înțelege acest lucru, trebuie să ne gândim la modul în care animalele și-ar putea recunoaște rudele apropiate.

Știm cine ne sunt rudele pentru că ni s-a spus despre asta, pentru că au nume, pentru că avem căsătorii oficiale, precum și înregistrări adecvate și doar o memorie bună. Mulți antropologi sociali sunt preocupați să descopere „relațiile de sânge” în societățile pe care le studiază. Ele nu înseamnă o adevărată rudenie genetică, ci idei subiective și culturale despre rudenie. În obiceiurile și riturile rituale ale diferitelor triburi, se acordă o mare importanță consangvinității; cultul strămoșilor este larg răspândit, în multe domenii ale vieții domină simțul datoriei și loialitatea față de familie. Luptele de sânge și războaiele dintre clanuri sunt ușor de interpretat în lumina teoriei genetice a lui Hamilton. Interzicerea incestului dovedește conștientizarea umană a importanței consanguinității, deși avantajele genetice pe care le oferă această interdicție nu au nicio legătură cu altruismul, se datorează probabil efectelor nocive ale genelor recesive care apar în căsătoriile consanguine. (Din anumite motive, multor antropologi nu le place această explicație.)

Cum ar putea animalele sălbatice să „știe” cine le sunt rudele sau, cu alte cuvinte, ce reguli trebuie să urmeze în comportamentul lor, astfel încât efectul său indirect să fie capacitatea de a recunoaște rudele de sânge? Este necesar ca animalele să primească din genele lor o regulă simplă de acțiune, o regulă care nu implică conștientizarea deplină a scopului final al unei acțiuni date, dar care totuși funcționează, cel puțin în condiții medii. Noi, oamenii, suntem familiarizați cu aceste reguli și ele sunt atât de puternice încât, dacă nu suntem prea prevăzători, ne supunem regulii ca atare, chiar și atunci când vedem clar că nu este de bun augur pentru noi sau pentru altcineva. De exemplu, unii evrei sau musulmani devotați ar prefera să moară de foame decât să încalce interzicerea cărnii de porc. Care sunt regulile practice simple pe care animalele le-ar putea supune și al căror efect indirect în conditii normaleîndreptate în beneficiul rudelor apropiate?

Dacă animalele ar fi altruiste față de indivizi asemănători fizic cu ei, ele ar putea aduce indirect un anumit beneficiu rudelor lor. Mult ar depinde de caracteristicile specifice ale speciei date. O astfel de regulă ar duce în orice caz doar la decizii „corecte” în sens statistic. Dacă condițiile s-au schimbat (dacă, de exemplu, o anumită specie a început să trăiască în grupuri mult mai mari), acest lucru ar putea duce la decizii eronate. Se poate presupune că prejudecata rasială este o generalizare irațională a tendinței dezvoltate în procesul de selecție a rudelor unui anumit individ de a se identifica cu indivizi care sunt similari fizic cu el însuși și de a trata prost indivizii care au un aspect diferit. Un membru al unei specii ai cărei membri se mișcă puțin sau se mișcă în grupuri mici are șanse mari ca fiecare individ care se întâmplă să-l întâlnească să fie o rudă destul de apropiată cu el însuși. În acest caz, regula „Tratează fiecare membru al speciei pe care o întâlnești” ar putea avea o valoare de supraviețuire pozitivă, în sensul că gena care îi predispune pe purtătorii săi să respecte această regulă ar putea deveni mai numeroasă în fondul genetic. Poate acesta este motivul pentru care rapoartele despre comportament altruist în turmele de maimuțe și balene sunt atât de frecvente. Balenele și delfinii se îneacă dacă nu pot respira aer. Am observat în mod repetat cum tinerele balene și animalele rănite, care nu au putut să înoate singure la suprafața apei, au fost sprijinite de camarazii lor din turmă, salvându-le de la moarte. Nu știm dacă balenele au vreo modalitate de a-și recunoaște rudele apropiate, dar asta s-ar putea să nu conteze.

Poate că probabilitatea deplină ca un membru aleatoriu al unei anumite turme să fie rudă cu indivizii care îl salvează este atât de mare încât costul altruismului se justifică de la sine. De altfel, există cel puțin un caz bine documentat al unui bărbat care s-a înecat și a fost salvat de un delfin sălbatic. Se poate considera că în acest caz regula salvării membrilor turmei care se îneacă a fost greșită. „Definiția” unui membru al turmei care se îneacă cuprinsă în această regulă ar putea suna cam așa: „Ceva lung, zdruncinat, sufocant la suprafața apei”.

S-a raportat că babuinii masculi adulți își riscă viața pentru a proteja restul turmei de prădători precum leoparzii. Este posibil ca fiecare mascul adult să aibă, în medie, un număr destul de mare de gene pe care le au și alți membri ai turmei. O genă care „spune” purtătorului său ceva de genul „Corp, dacă se întâmplă să fii un mascul adult, protejează această turmă de leoparzi”, poate deveni mai numeroasă într-un anumit grup de gene. Înainte de a părăsi acest exemplu des citat, este corect să adăugăm că cel puțin un autor respectat raportează fapte destul de diferite. Potrivit acesteia, atunci când apare un leopard, masculii adulți sunt primii care se ascund în spatele orizontului. Puii se hrănesc împreună, urmărind întregul puiet după mamă. Semnalele lor sonore sunt împărțite în două tipuri principale. Pe lângă scârțâitul strident, pe care l-am menționat deja, ciripesc melodios în timpul hrănirii. Restul găinilor nu răspund la scârțâit, ceea ce înseamnă un apel la riduri, adresat mamei. Cu toate acestea, ciripitul le atrage atenția. Aceasta înseamnă că atunci când un pui găsește hrană, și ceilalți pui se grăbesc la ea: în lumina exemplului ipotetic discutat mai devreme, ciripitul este un mesaj despre prezența hranei. Ca și în acest caz, altruismul aparent al găinilor poate fi explicat prin selecția rudelor. Deoarece în natură toți puii dintr-un pui de pui sunt frați, gena pentru acest semnal se va propaga, cu condiția ca pierderea pentru puiul de semnalizare să fie mai mică de jumătate din câștigul net pentru puii rămași. Deoarece beneficiul este distribuit între toți membrii puietului, care de obicei sunt mai mult de doi, nu este greu de imaginat că această condiție este îndeplinită. Desigur, regula este încălcată atunci când vine vorba de condițiile casnice sau de ferme, unde puii sunt nevoiți să-și incubeze nu numai pe propria lor, ci uneori chiar și curcanul sau ouă de rață. Cu toate acestea, este puțin probabil ca găina sau puii ei să fie conștienți de acest lucru. Comportamentul lor a fost modelat în condiții care predomină de obicei în natură, iar în natură, de regulă, nu întâlnești străini în cuibul tău.

Din când în când, însă, astfel de erori apar în mod natural. La speciile care trăiesc în turme sau turme, un vițel sau un pui orfan poate fi adoptat de o femelă străină, cel mai probabil una care și-a pierdut propriul vițel. Cei care observă comportamentul maimuțelor o numesc uneori „mătușă”. În cele mai multe cazuri, nu pot fi găsite semne care să indice că ea este într-adevăr mătușă sau chiar o rudă: dacă observatorii ar ști mai multe despre gene, nu ar folosi niciodată atât de nepăsător încât cuvânt serios ca „mătușa”. Poate, totuși, în cele mai multe cazuri, adopția, în ciuda tuturor emoțiilor sale, ar trebui privită ca un fel de eșec în ordinea naturală a lucrurilor, deoarece o femeie generoasă, care are grijă de un orfan, nu aduce niciun beneficiu propriilor sale gene. . Ea pierde timp și energie pe care le-ar fi putut investi în viața rudelor ei, în special a propriilor copii. Aparent, această eroare apare prea rar pentru ca selecția naturală să „condescende” să schimbe regula, făcând instinctul matern mai selectiv. Apropo, în multe cazuri nimeni nu adoptă un orfan și, lăsat singur, el piere.

Există un exemplu de greșeală atât de extremă încât ați putea prefera să o considerați nu o greșeală, ci un fapt împotriva teoriei genelor egoiste. Vorbim despre femelele îndurerate care și-au pierdut puii: au fost cazuri când o astfel de mamă a furat un pui de la o altă femelă și a avut grijă de el. Văd asta ca un dublu zgomot pentru că mama adoptivă nu numai că își pierde timpul, ci își asumă și povara creșterii unui copil de la femela rivală, oferindu-i posibilitatea de a naște un alt copil mai devreme. Acest exemplu mi se pare foarte serios și merită o analiză exhaustivă. Este necesar să aflăm cât de des apar astfel de situații, care este gradul mediu de relație dintre mama adoptivă și pui și care este adevărata atitudine a mamei față de aceasta - la urma urmei, în cele din urmă este benefic pentru ea să-și fie adoptat puiul; sau poate că mamele încearcă în mod deliberat să înșele tinerele femele fără experiență, forțându-le să-și adopte puii? (De asemenea, s-a sugerat că femelele care adoptă sau fură puii altor persoane beneficiază de acest lucru prin dobândirea unei experiențe valoroase în arta creșterii puilor.)

Spre deosebire de pescăruși, guillemots își recunosc ouăle după natura aranjamentului petelor întunecate pe coajă și le aleg în mod activ pentru incubație. Acest lucru se datorează probabil faptului că guillemots cuibăresc pe stânci plate, unde ouăle se pot rostogoli și se pot amesteca cu ouăle din alte puieți. Dar de ce, ne întrebăm, guillemots încearcă să-și identifice ouăle și să le incubeze doar pe ele? La urma urmei, dacă fiecare pasăre i-ar păsa să incubeze oul altcuiva, atunci nu ar conta dacă fiecare femelă stă singură sau pe ouăle altcuiva. Așa susține adeptul selecției de grup. Să vedem la ce ar duce formarea unui astfel de cerc de incubație de grup. În medie, o pușcă de guillemots constă dintr-un ou. Aceasta înseamnă că pentru ca cercul de incubație reciproc să funcționeze cu succes, fiecare individ adult ar trebui să stea pe un ou. Acum să presupunem că cineva înșală și în loc să piardă timpul cu incubarea, îl folosește pentru a depune ouă noi. Frumusețea sistemului este că alți indivizi, mai altruiști, vor avea grijă de acele ouă în locul celui care le-a depus. Vor respecta cu sinceritate regula: „Când vezi un ou pierdut în apropierea cuibului tău, rostogolește-l la cuib și stai pe el”. Astfel, gena care determină un astfel de sistem s-ar răspândi prin populație, iar simpaticul cerc prietenos s-ar dezintegra.

Ei bine, ce se întâmplă dacă păsările cinstite, ca răspuns la acest lucru, ar refuza să cedeze șantajului și ar decide ferm să incubeze unul și un singur ou? Acest lucru ar da peste cap planurile escrocilor: ei ar vedea că propriile ouă zac pe stânci și nimeni nu le incubează. Acest lucru i-ar aduce rapid la fire. Din păcate, acest lucru nu se va întâmpla. Căci postulăm că păsările în incubație nu disting un ou de altul; deci, dacă păsările bune pun în aplicare acest sistem pentru a rezista la înșelăciune, ouăle fără stăpân sunt la fel de probabil să fie propriile lor sau necinstiți. Necazurile încă mai au de câștigat pentru că vor depune mai multe ouă și vor lăsa mai mulți urmași supraviețuitori. Singurul mod în care un pescăruş cinstit ar putea învinge escrocii ar fi să devină dependent de propriile ouă. Cu alte cuvinte, renunta la altruism si ai grija de propriile interese.

Pentru a folosi limbajul lui Maynard Smith, „strategia” adoptării altruiste nu este o strategie stabilă din punct de vedere evolutiv. Este instabilă în sensul că nu poate fi îmbunătățită prin strategia egoistă a inamicului de a depune mai multe ouă decât are dreptul fiecărui individ și apoi de a refuza să le incubeze. Această strategie egoistă este, la rândul ei, instabilă, deoarece strategia altruistă pe care o exploatează este instabilă și va dispărea. Singura strategie stabilă din punct de vedere evolutiv pentru murre este să-și recunoască și să-și incubeze propriul ou. Exact asta face ea.

Să revenim acum la compararea „aprecierii” gradului de rudenie cu alți membri ai grupului său, care este dată de animalul însuși, cu aprecierea făcută de un naturalist de domeniu cu experiență. Brian Bertram a petrecut mulți ani studiind stilul de viață al leilor în Parcul Național Serengeti. Pe baza datelor pe care le avea asupra biologiei de reproducere a leilor, a estimat gradul mediu de relație dintre indivizii care alcătuiesc mândria. Datele lui se rezumă la următoarele. O mândrie tipică este formată din șapte femele adulte - cei mai constante membri ai mândriei - și doi bărbați adulți care rătăcesc. Aproximativ jumătate dintre femele aduc pisoi în același timp și îi cresc împreună, așa că este dificil de stabilit cui îi aparține exact acest pui. Femela, de regulă, aduce trei pui. Responsabilitățile paterne sunt de obicei distribuite uniform între bărbații adulți incluși în mândrie. Femelele tinere rămân în mândrie, înlocuindu-le pe cele bătrâne care mor sau pleacă. Bărbații tineri sunt expulzați din mândrie destul de devreme. Ajunși la maturitate, ei hoinăresc în grupuri mici sau în perechi, agățați de una sau alta turmă, dar, de regulă, nu se întorc la mândria lor natală.

Pe baza acestor fapte și a altor ipoteze, este posibil să se calculeze estimarea medie a gradului de relație dintre doi indivizi dintr-o mândrie tipică de leu. Bortram consideră că este egal cu 0,22 pentru doi bărbați luați aleatoriu și 0,15 pentru aceleași femele. Cu alte cuvinte, gradul de rudenie dintre masculii acestei mandrii este, in medie, ceva mai mic decat intre frati vitregi sau frati vitregi, iar intre femele - ceva mai mic decat intre veri.

Desigur, oricare doi indivizi ar putea fi frați, dar Bertram nu avea cum să detecteze acest lucru și se poate spune că nici leii nu știu. În același timp, estimările medii obținute de Bertram sunt, într-un fel, accesibile leilor înșiși. Dacă aceste evaluări sunt într-adevăr tipice pentru mândria medie a leilor, atunci orice genă care predispune masculii să se comporte față de alți masculi ca și cum ar fi aproape frați vitregi ar trebui să aibă o valoare pozitivă pentru supraviețuire. Orice genă care a mers prea departe pentru a-i face pe bărbați să se comporte mai mult ca niște frați ar fi „penalizată” în medie, la fel ca o genă care determină relații de prietenie insuficient, cum ar fi, de exemplu, între verii secundi. Dacă circumstanțele vieții leilor sunt așa cum le descrie Bertram și, la fel de important, dacă au fost așa de multe generații, atunci ne putem aștepta ca selecția naturală să favorizeze un nivel de altruism corespunzător gradului mediu de înrudire într-un mândrie tipică. La asta mă refeream când spuneam că estimările de relație făcute de un animal și un naturalist experimentat pot fi destul de apropiate.

Așadar, concluzionăm că rudenia „adevărată” joacă probabil un rol mai mic în evoluția altruismului decât cea mai precisă estimare a rudeniei de care sunt capabile animalele. Acest fapt poate fi cheia pentru a înțelege de ce îngrijirea părinților pentru urmași este mult mai comună în natură și mult mai altruistă decât grija între frați și, de asemenea, de ce animalele se pot aprecia mai mult decât câțiva frați. Ceea ce vreau să spun se rezumă la asta: pe lângă coeficientul de relație, trebuie să ținem cont de ceva de genul unui indice de „încredere”. Deși apropierea genetică dintre părinți și copii nu este mai apropiată decât între frați, este mai sigură. De obicei, o persoană este mult mai sigură că un fiu sau o fiică sunt cu adevărat copiii săi decât că fratele său este cu adevărat fratele său. Și cu atât mai mult este sigur de cine este!

La multe specii, mama poate fi mai încrezătoare în urmași decât tatăl. Mama depune un ou vizibil, tangibil sau naște un pui. Are șanse excelente să cunoască probabil purtătorii propriilor sale gene. Bietul tată este mult mai puțin imun la înșelăciune. Prin urmare, este de așteptat ca tații să depună mai puțin efort decât mamele în îngrijirea puilor lor. În cap. 9 („Bătălia Sexelor”) vom vedea că există și alte motive pentru a ne aștepta la acest lucru. În mod similar, bunicile materne pot fi mult mai încrezătoare în nepoții lor decât bunicile paterne și se poate aștepta să fie mai altruiste decât acestea din urmă. Acest lucru se datorează faptului că pot fi siguri de nepoții născuți din fiicele lor, în timp ce fiii pot fi încornoți. Bunicii materni sunt la fel de siguri de nepoții lor ca și bunicile paterne, pentru că ambii pot fi încrezători în ceea ce privește o generație și nesiguri în ceea ce privește alta. În mod similar, unchii materni ar trebui să fie mai interesați de bunăstarea nepoților și a nepoților decât unchii paterni și, în general, ar trebui să fie la fel de altruiști ca mătușile. Într-adevăr, într-o societate în care adulterul este larg răspândit, unchii materni trebuie să fie mai altruişti decât „taţii” pentru că au mai multe motive să fie siguri de relaţia lor cu copilul. Ei știu că mama copilului este cel puțin sora lor vitregă. Tatăl „legitim” nu știe nimic. Nu dețin date despre acest subiect, dar exprim aceste considerații în speranța că altcineva ar putea avea astfel de date sau că cineva le va căuta. În special, antropologii sociali ne pot oferi informații interesante.

Faptul că altruismul parental este mult mai frecvent decât altruismul fratern pare rezonabil de explicat în termenii „problemei identificării”. Cu toate acestea, însăși asimetria relațiilor părinte/copil nu primește o explicație. Părinților le pasă mai mult de copiii lor decât de copiii lor, deși relațiile genetice sunt simetrice, iar încrederea în gradul de relație este la fel de mare în ambele direcții. Un motiv este că părinții, în practică, au mai multe oportunități de a-și ajuta copiii pentru că sunt mai mari și au mai multă experiență de viață. Chiar dacă un copil dorește să-și hrănească părinții, nu are resursele materiale pentru a face acest lucru. Există o altă asimetrie în relația părinte/copil care este absentă în relația de frați. Copiii sunt întotdeauna mai mici decât părinții lor. Acest lucru adesea, deși nu întotdeauna, înseamnă că au o speranță de viață mai lungă. După cum am subliniat mai sus, speranța de viață este o variabilă foarte importantă pe care, în cea mai bună dintre lumi, animalele trebuie să o ia în considerare în „calculele” lor atunci când „decid” dacă ar trebui sau nu să fie altruiste. Dacă, pentru o specie dată, speranța medie de viață a copiilor este mai mare decât cea a părinților, atunci orice genă care determină altruismul copilului este în dezavantaj. Acesta va determina sacrificiul de sine altruist care vizează beneficiul indivizilor care sunt mai aproape de moarte de la bătrânețe decât altruistul însuși. În schimb, gena altruismului parental ar avea un avantaj corespunzător în ceea ce privește speranța de viață.

Se spune uneori că selecția rudelor este grozavă în teorie, dar exemplele reale de funcționare sunt foarte puține. O astfel de opinie poate fi exprimată doar de cineva care nu înțelege care este sensul selecției rudelor. De fapt, toate exemplele de îngrijire parentală și de protecție a urmașilor, precum și organele înrudite (glande mamare, pungă de cangur etc.) sunt exemple de selecție a rudelor în natură. Criticii selecției rudelor sunt, desigur, familiarizați cu preocuparea larg răspândită a părinților naturii pentru urmași, dar nu reușesc să înțeleagă că această îngrijorare este un exemplu de selecție a rudelor la fel de mult ca și altruismul fraților. Când acești critici cer exemple pentru ei, ei înseamnă că trebuie să fie exemple care nu au legătură cu îngrijirea urmașilor și, într-adevăr, există puține astfel de exemple. Am înaintat un rând cauze posibile acest. Aș putea da multe exemple de altruism frate/soră. Dar nu vreau să fac asta, pentru că ar întări concepția greșită (pe care, după cum am văzut, Wilson o susține) că selecția rudelor se referă în mod special la alte relații decât relațiile părinte/copil.

Cauzele acestei erori sunt în mare parte istorice. Avantajul evolutiv al educației parentale este atât de evident încât nu a trebuit să așteptăm ca Hamilton să ni-l arate. Acest lucru a fost înțeles încă de pe vremea lui Darwin. Când Hamilton a demonstrat echivalența genetică a altor relații și semnificația lor evolutivă, el a subliniat în mod natural aceste alte relații. În special, a citat ca exemple insecte sociale precum furnicile și albinele, în care relația soră/soră este deosebit de importantă, așa cum vom vedea într-un capitol ulterior. Am auzit chiar de la unii oameni că au crezut că teoria lui Hamilton se aplică doar insectelor sociale.

Dacă cineva nu vrea să accepte că îngrijirea urmașilor este un exemplu de selecție a rudelor în acțiune, atunci sarcina de a crea o astfel de teorie generală a selecției naturale care ar prezice altruismul parental, dar nu ar prezice altruismul între rude. de-a lungul liniei laterale. Nu cred că va reuși.

Colorarea insectelor - în special, a aripilor fluturilor - se poate forma în două moduri: cu ajutorul pigmenților sau datorită efectelor optice pe suprafața corpului lor. A doua metodă - așa-numita colorare structurală - dă în principal culori „iridescente”. Un nou studiu al entomologilor americani, realizat pentru a clarifica mecanismul de acțiune al genei optix asupra colorației pigmentare a arătat că este asociată și cu dezvoltarea uneia dintre variantele de colorare structurală. Formele mutante de fluturi obținute în timpul cercetării s-au dovedit a fi similare cu indivizii altor specii, ceea ce face posibilă luminarea nu numai asupra mecanismului dezvoltării, ci și asupra evoluției culorii aripilor fluturilor.

Colorarea aripilor de fluture atrage atenția nu numai indivizilor de sex opus ai propriei specii sau colecționari (deja specia noastră), ci și a biologilor evoluționari, deoarece este un model vizual al unei trăsături morfologice complexe, constând din multe elemente, în dezvoltare și evoluție dintre care genetice, ontogenetice și factori de mediu. Studiile privind evoluția colorării aripii acestor insecte au început cu mult înainte de începutul erei genomice în biologie: în special, a fost efectuată de celebrul entomolog rus Boris Nikolaevich Shvanvich, a cărui piatră funerară înfățișează chiar arhetipul modelului. el a derivat pe aripi de fluture (Fig. 1).

În același timp, colorarea insectelor (și aripile de fluture nu fac excepție aici) poate fi de altă natură: pigmentară și structurală. Primul este determinat de substanțe colorante speciale - pigmenți, ca la majoritatea animalelor. Dar colorarea structurală apare din cauza efectelor optice (difracție, interferență, împrăștiere a luminii etc.) în cuticulă. Adesea, acestea sunt diferite desene „metalice”, irizate (a se vedea articolele lui T. Romanovskaya „Culoarea structurală în viața sălbatică” și G. E. Krichevsky „Colorarea structurală”).

În prezent, au fost descoperite mai multe gene care reglează culoarea aripilor fluturelui: optix, WntA, sex dubluȘi cortexul. Această listă este surprinzător de scurtă. Mai mult decât atât, genele incluse în el, așa cum se arată, nu sunt responsabile pentru prezența sau absența dungilor sau a ochilor individuale, ci pentru diferențele generale în modelul dintre diferitele populații și specii. Mecanismul exact de acțiune al acestor gene rămâne necunoscut, precum și cât de conservator rolul lor în dezvoltarea culorii la aceste insecte (adică cât de mult s-au schimbat funcțiile lor în formarea culorii în timpul evoluției).

De exemplu, gena optix responsabil pentru diferențele de model roșu-portocaliu la speciile din gen Heliconius: variabilitatea culorii în zonele hibride este asociată cu variabilitatea secvenței acestei gene (vezi R. D. Reed și colab., 2011. optix conduce evoluția convergentă repetată a mimei modelului aripilor de fluture. În plus, se știe că această genă reglează și dezvoltarea cârligelor la fluturi - solzi special transformați pe marginea posterioară a anterioarei și pe marginea anterioară a aripii posterioare, care în zbor leagă aripile și le transformă într-un singur plan. (așa-numitele „diptere funcționale”).

Un grup de cercetători de la Laboratorul pentru Evoluția și Dezvoltarea Modelelor pe Aripile de Fluture al Departamentului de Ecologie și Biologie Evoluționară de la Universitatea Cornell (SUA), condus de Robert D. Reed, a studiat activitatea genei. optix la patru specii de fluturi din familia Nymphalidae: Heliconius erato, Agraulis vanillae, vanessa carduiȘi Junonia coenia. Aceste specii au fost alese ca reprezentând diferite ramuri filogenetice în cadrul familiei: primele două aparțin subfamiliei Heliconinae, iar ultimele două aparțin subfamiliei Nymphalinae. Pentru a dezvălui rolul genei optixîn formarea colorației, cercetătorii au obținut indivizi mutanți knockout pentru această genă - adică indivizi la care această genă nu a funcționat. Pentru a face acest lucru, folosind tehnologia de editare a genomului CRISPR / Cas9, copii ale acestei gene au fost eliminate din genom (vezi Sistemul imunitar procariot va ajuta la editarea genomului, „Elemente”, 03/12/2013; Rezultatele primului deceniu de Studiul CRISPR au fost rezumate, „Elemente”, 13.07.2017).

Pentru prima dată rolul genei optixîn formarea culorii aripilor a fost arătat doar în vederea modelului Heliconius erato, în care expresia sa în primordiile aripilor pupelor a fost localizată în acele zone care sunt roșii la adulți. În conformitate cu aceasta, indivizii H. erato cu gena tăiată optix pigmentarea roșie caracteristică tipului sălbatic a dispărut, iar melanina neagră a luat locul pigmentului roșu al omocromului (Fig. 2, A). Aceeași imagine a fost observată la o specie mai bazală (adică situată pe arborele filogenetic mai aproape de strămoșul comun al tuturor nimfalidelor) A. vanilie(Fig. 2, D) - în ciuda faptului că studiile anterioare de expresie nu au relevat o relație cu modelul aripilor la această specie. Deoarece utilizarea tehnologiei CRISPR/Cas9 a dus la apariția mutanților mozaic (unele celule din interiorul individului nu au fost editate și au dat naștere la clone cu un genom normal), efectul knockout-ului genei optix este și mai clar vizibil la marginea unor astfel de zone de mozaic, unde omocromurile sunt înlocuite cu melanină (Fig. 2, B, E). În același timp, zonele care sunt negre și de tip sălbatic (pete pe partea inferioară a aripilor A. vanilie), a rămas neagră și la mutanți (Fig. 2, F).

Knockout genetic optix la reprezentanții subfamiliei Nymphalina, care s-a separat de Heliconin la sfârșitul mezozoicului (acum 75–80 de milioane de ani), a dus la aceleași consecințe (Fig. 3, 4): înlocuirea omocromomilor cu melanină. Adevărat, la V. cardui o astfel de substituție, care a dus la hipermelanizare (înnegrire generală), s-a produs doar pe partea superioară a aripilor, în timp ce pe partea inferioară (fața inferioară) pigmentul roșu a dispărut fără a fi înlocuit cu nimic (Fig. 4). Cu toate acestea, printre pupele târzii care nu s-au dezvoltat la adulți, au existat exemplare cu fețele inferioare înnegrite (Fig. 4, E). Lasă-mă să explic că pupele vârste târzii aripile sunt deja aproape complet formate, prin urmare, deschizând pupa moartă, pot fi văzute.

După cum sa menționat mai sus, expresia genelor optix asociate de asemenea cu scale transformate. Datele obținute de autorii articolului în discuție au confirmat participarea acestei gene la dezvoltarea morfologiei neobișnuite a acestor structuri: la toate cele patru specii studiate, knockout optix a condus la faptul că cârligele s-au dezvoltat ca niște solzi obișnuiți (Fig. 2, C, G, 3, F și 4, F). Mai mult, la trei specii (cu excepția J. coenia), în care cârligele sunt pigmentate, modificările morfologiei au fost însoțite de o schimbare a culorii, ceea ce indică participarea acestei gene la dezvoltarea ambelor trăsături.

Cel mai neașteptat rezultat a fost obținut pentru specie J. coenia: knockout de genă optix nu numai că a dus la o schimbare a pigmentării pe calea melanizării, dar a provocat apariția irizațiilor albastre (vezi Iridescență)! Această variantă de colorare structurală apare datorită reflexiilor multiple ale luminii de la suprafețele translucide (în acest caz, creste pe solzi) și se manifestă printr-o strălucire albăstruie care se schimbă atunci când aripa este privită din unghiuri diferite. Mai mult, irizația a fost mai puțin pronunțată în acele părți ale aripii în care culoarea neagră este observată în mod normal la fluturi (adică gena optix inchis).

Și mai surprinzător este că culoarea optix- indivizi knock-out J. coenia se aseamănă cu tipul de colorare „negru cu albastru” comun la nimfalide, care este caracteristică atât speciilor individuale, cât și unor morfe sezoniere (Fig. 5). Acest lucru sugerează că variabilitatea genei optix este într-adevăr responsabil pentru o parte semnificativă a variabilității interspecifice în colorarea aripilor.

Gena studiată în această lucrare nu este un participant direct la morfogeneză, ci este doar un regulator care activează și dezactivează anumite căi de dezvoltare. Prin urmare, cercetătorii au descoperit care expresie genică este crescută și scăzută în rudimentele aripilor pupelor knockout comparativ cu cele normale. Această lucrare a fost efectuată numai pe nimfaline. Seturile de gene cu expresie alterată s-au dovedit a fi diferite la cele două specii. În primul rând, au fost semnificativ mai multe V. cardui: oprirea genelor optix a crescut expresia a 97 de gene și a scăzut expresia a 243 de gene, în timp ce în J. coenia au fost 31, respectiv 37. După cum era de așteptat, oprirea genei optix a condus la o creștere a activității genelor asociate cu sinteza melaninei și la suprimarea genelor asociate cu sinteza omocromilor. Pe lângă genele implicate în morfogeneză și transportul celular (cel din urmă este important și pentru dezvoltarea culorii, deoarece culoarea depinde și de locația granulelor de pigment în celulă), așa cum era de așteptat, expresia genelor asociate cu pigmentarea s-a schimbat: a crescut în genele asociate cu sinteza melaninei și a scăzut în genele asociate cu sinteza omocromilor. Cu toate acestea, setul acestor gene s-a dovedit a fi diferit, ceea ce sugerează că mecanismul direct al efectului genei optix la tipuri diferite diferă.

Dacă genele implicate în pigmentare sunt relativ bine cunoscute (au fost studiate în detaliu la muștele de fructe și la fluturi), atunci se cunosc mult mai puține despre genele pentru colorarea structurală. Abia recent, au apărut studii care leagă filamentele de actină cu dezvoltarea structurilor cuticulare responsabile de irizația pe solzi (vezi A. Dinwiddie și colab., 2014. Dinamica actinei F prefigurează structura solzilor aripilor de fluture). Prin urmare, autorii lucrării în discuție au decis să folosească optix-mutanți knockout care au prezentat irizații pentru a identifica alte gene asociate cu dezvoltarea colorației structurale. Ei subliniază că acestea sunt date preliminare, iar puținele gene pe care le-au izolat sunt doar candidate. S-au dovedit a fi două gene asociate cu filamente de actină și o genă asociată cu dezvoltarea cuticulei. Câteva alte gene au arătat, de asemenea, o expresie modificată semnificativ la mutanții irisului, dar rolul lor funcțional nu este încă clar. Autorii sugerează că apariția unui sistem experimental în care irizația poate fi „activată” prin oprirea unei gene va putea face lumină asupra reglării genelor a colorației structurale.

De ce optix a dobândit un rol atât de important? Într-adevăr, de fapt, a devenit o „supergenă” care reglează dezvoltarea mai multor trăsături independente, permițându-vă să comutați între opțiuni diferite fenotip și, în plus, foarte conservator, păstrând acest rol timp de zeci de milioane de ani? Autorii sugerează că a fost „norocos” cu poziția sa în genom: se află într-un „deșert de gene” mare (aproximativ 200 de mii de perechi de baze) - o regiune a cromozomului care este practic lipsită de gene și, aparent, plină cu adepți de reglementare.

Ulterior, va fi interesant să comparăm datele despre nimfalide cu alte familii de fluturi - de regulă, fiecare dintre ei are culoarea sa determinată de proprii pigmenți. Ele pot avea, de asemenea, gene comutatoare conservate similare. Este posibil ca cineva să-l aibă și el optix. În același timp, funcția sa inițială, aparent, a fost tocmai dezvoltarea cârligelor (vezi A. Martin și colab., 2014. Multiple coopțiuni recente ale Optix asociate cu trăsături noi în radiațiile adaptive ale aripilor de fluture). Deci, expresia acestui gen-regulator în țesuturile aripii poate să fi avut loc chiar la începutul dezvoltării lepidopterelor, la molii. Și mai târziu a fost implicat în dezvoltarea altor caracteristici ale acestei structuri.

Acest studiu demonstrează încă o dată că noi gene nu sunt neapărat necesare pentru apariția unei noi trăsături complexe - selecția naturală le „recrutează” cel mai adesea pe cele existente pentru a îndeplini funcții noi. Acest lucru se întâmplă mai ales cu genele reglatoare. Într-un fel, funcția lor nu se schimbă: ele suprimă expresia unor gene și se activează pe altele, dar pot apărea fenotipuri foarte diferite din conectarea unor astfel de „comutatoare” la diferite locuri din rețeaua interacțiunilor genelor.