Закон фон Бэра в большей степени справедлив для организмов, развивающихся внутри матери (например, млекопитающих), чем для видов, имеющих личиночную стадию, на которой они должны сами о себе заботиться. При внутриутробном развитии ведущее к изменению давление естественного отбора со стороны внешней среды минимально или отсутствует. Однако личиночный организм, самостоятельно обеспечивающий свое выживание, постоянно подвергается давлению естественного отбора. Это объясняет то, почему ранние стадии развития млекопитающих настолько похожи у разных видов, а у таких организмов, как насекомые, личиночная стадия очень отличается от взрослой.
Регуляторные гены.
Регуляторными генами называют участки ДНК, кодирующие белки, которые управляют «включением» и «выключением» других участков ДНК. Как ни странно, многие из этих генов состоят из одних и тех же последовательностей пар нуклеиновых оснований у столь разных видов, как мышь и домашняя муха (McGinnis & Kuziora, 1994). У эмбрионов всех животных сходные аспекты дифференцировки тела контролируются соответствующими группами генов, называемыми НОМ-генами у беспозвоночных и Нох-генами у позвоночных. [Согласно последним правилам молекулярной номенкулатуры, все гены (НОМ и Нох) стали называться Нох-генами. — Примеч. пер.]
На практике в ряде опытов была произведена трансплантация регуляторных генов между двумя видами, и, что примечательно, процесс развития происходил без неблагоприятных эффектов. В других экспериментах манипуляции этими генами привели к появлению «монстров». Например, у насекомых на месте антенны возникала нога. В целом эти типы генетических перестановок указывают на значительные возможности регуляторных генов, а также на их крайне древнее возникновение в филогенезе. Позвоночные имеют 13 подгрупп Нох-генов, которые не изменялись в течение сотен миллионов лет (Sharkey, Graba & Scott, 1997). Многие регуляторные гены совершенно точно присутствовали у общего предка членистоногих и позвоночных, предположительно — у простых многоклеточных животных, живших более полумиллиарда лет назад.
Вставка. Длина пальцев и маскулинизированный мозг (пальцы как показатель маскулинизации мозга).
У позвоночных дифференцировка мочеполовой системы и скелета конечностей контролируется Ноmebох-(Нох) — генами (Manning, Scutt, Wilson & Lewis, 1998). Общая система контроля дифференцировки пальцев и гонад проявляется в связи между относительной длиной пальцев и показателей пренатальной маскулинизации. Развитие яичек в течение восьмой недели от зачатия приводит к повышению уровня фетального тестостерона, влияющего и на формирование пальцев, и на дифференцировку центральной нервной системы. Соотношение длин второго (указательного) пальца (2D) и четвертого (безымянного) пальца (4D) является проявлением полового диморфизма. Мэннинг и его коллеги (Manning, Scutt, Wilson & Lewis, 1998) установили, что для мужчин соотношение 2D:4D = 0,98, а для женщин — 1,00. Другими словами, у мужчин четвертый палец обычно длиннее второго, а у женщин эти два пальца (как правило) одинаковой длины. Этот паттерн диморфизма есть и у маленьких детей и, вероятно, закладывается до рождения. Уровень тестостерона и продукция сперматозоидов у мужчин отрицательно коррелирует с соотношением 2D:4D. То есть более длинный (по отношению ко второму) четвертый палец сочетается с более высоким уровнем тестостерона и более активным сперматогенезом.
Эти результаты говорят о том, что соотношение 2D:4D может быть маркером пренатального уровня тестостерона. Следовательно, многие поведенческие тенденции, характерные для высоко маскулинизированного мозга, должны коррелировать с соотношением 2D:4D. Длительная высокая концентрация тестостерона во время внутриутробного развития может приводить к замедлению роста левого полушария и ускорению роста определенных зон правого полушария. Такой паттерн развития нервной системы должен проявляться в ухудшении речевых способностей, но в усилении пространственных, математических и музыкальных навыков. Кроме этого высокий уровень тестостерона сопряжен с иммунодепрессией и склонностью к депрессиям. Мартин, Мэннинг и Даурик (Martin, & Dowrick, 1999) выявили значимую корреляцию между длиной пальцев, поделенной на рост, и депрессиями у 52 мужчин. Корреляция была справедлива для всех пяти пальцев, но в наибольшей степени — для четвертого. У 50 женщин не было выявлено зависимости между длиной пальцев, деленной на рост, и депрессиями.
Слуминг и Мэннинг (Sluming & Manning, 2000) установили, что у 54 мужчин-музыкантов показатель 2D:4D был значительно выше, чем у 86 человек контрольной группы. Более того, среди музыкантов наблюдалась обратная пропорция между их исполнительским уровнем и соотношением 2D:4D. Это может отражать различия или в музыкальном таланте, или в обусловленных тестостероном способностях. Между инструментальными группами не было разницы в соотношении 2D:4D. Это свидетельствует о том, что 2D:4D не связано с механическим преимуществом при игре на определенных инструментах. На концертах среди зрителей, сидящих ближе к оркестру, преобладали женщины. Слуминг и Мэннинг утверждают, что эти данные подтверждают тезис, что музыка — это черта мужчин, закрепившаяся в ходе полового отбора и являющаяся достоверным сигналом о фертильных способностях и (возможно) о хороших генах. Музыкальные способности — признак, достоверный потому, что высокий пренатальный уровень тестостерона связан с большим количеством отрицательных эффектов, таких как иммунодепрессия, дислексия и заикание. Наличие музыкальных способностей при отсутствии этих недостатков свидетельствует о выраженности мужского начала и о хороших генах. У мужчин с высоким пренатальным уровнем тестостерона, которые не стали музыкантами, фертильность может проявляться другими путями, например атлетизмом.
Адаптивное значение токсикоза.
У млекопитающих успешное развитие от зачатия и до рождения зависит от физиологии матери. При всестороннем рассмотрении онтогенеза млекопитающих необходимо коснуться и эволюции изменений у матери. Профет (Profet, 1992) выдвинул гипотезу, что токсикоз на самом деле — не патология, а приобретенная адаптация, предназначенная для защиты развивающегося эмбриона или плода от употребления матерью в пищу токсических веществ. Симптомы токсикоза наиболее интенсивны между шестью и восемнадцатью неделями от зачатия, когда органогенез эмбриона наиболее чувствителен к химической агрессии. Женщины, отмечающие у себя тошноту, имеют значительно меньший шанс не выносить беременность, чем те, которые не испытывают ничего подобного; а женщины, у которых отмечается рвота, не вынашивают еще реже, чем те, кто ощущает только тошноту (Flaxman & Sherman, 2000).
В западной культуре упоминания о токсикозе восходят к глубокой древности. Встречаются они и во многих традиционных культурах, однако не во всех. Минтурн и Вейхер (Minturn & Weiher, 1984) изучали кросс-культурную распространенность симптомов токсикоза и выявили, что он имеет место в 22 культурах, но в 8 культурах его нет. Интересно, что семь из восьми культур, в которых нет тошноты при беременности, имели (в противоположность 22 культурам, где тошнота встречается) диету, основанную на маисе. Профет предположил, что дефицит питательных веществ, характерный для диет с преобладанием маиса, может нарушить физиологические процессы, в норме вызывающие тошноту при беременности. Эти физиологические нарушения могут являться следствием дефицита никотиновой кислоты, который обычно развивается у людей, чье питание зависит прежде всего от маиса, бедного щелочами и солями кальция. Нехватка никотиновой кислоты сопровождается нарушениями в центральной нервной системе, желудочно-кишечными расстройствами и расширением сосудов. Однако существует более простое объяснение вариациям встречаемости токсикоза в разных культурах.
Флаксман и Шерман (Flaxman & Cherman, 2000) установили, что в тех традиционных сообществах, где никогда не наблюдалось токсикоза, значительно реже (по сравнению с теми сообществами, где токсикоз встречается) употребляют в пищу продукты животного происхождения и гораздо чаще — растительного (в основном, зерна). Более того, они обнаружили, что многие беременные женщины, особенно в первом триместре, испытывают отвращение к алкогольным и кофеинсодержащим напиткам, к пряным растениям, но в наибольшей степени — к мясу животных и птиц, к рыбе и яйцам. Продукты животного происхождения могут быть особенно опасны для беременных женщин и их эмбрионов, потому что они часто содержат паразитов и являются благоприятной почвой для патогенных микроорганизмов. Исходный риск, связанный с поеданием мяса, экспансивно усиливается у беременной женщины, потому что ее иммунная система подавлена с целью уменьшения вероятности отторжения белков ее собственного потомка.