Удивительная эволюция. Биологическая история Земли в невероятных превращениях и мутациях организмов - Джонатан Б. Лосос

В каждом поколении часть мух из одной популяции перемещали в другую, копируя расселение, которое случается в дикой природе среди смежных популяций. Традиционная наука прогнозирует, что такой обмен особями будет иметь эффект усреднения генных пулов. Однако результаты эксперимента противоречили этой теории. Даже с учетом наличия такого генетического обмена воздействующие на популяции различные силы естественного отбора заставляли их расходиться на генетическом уровне – именно то, что предсказывала теория Эндлера.

Данная работа была большой удачей^[57] и привела к публикации нескольких важных статей и популярной монографии, сделав Эндлеру имя в области эволюционной биологии. Тем не менее, в душе Эндлер был натуралистом, проявлявшим повышенный интерес к биосфере и к ее устройству. И несмотря на то, что он продолжал работать над своими теоретическими выкладками и лабораторными экспериментами, он замышлял уже следующий шаг: искал проект, который бы обеспечил ему работу в поле.

Собирая материал по теме географической вариативности для своей докторской диссертации, Эндлер натыкался на статьи о разновидностях окраса гуппи.

Заинтригованный, он написал Хаскинсу, который к тому времени (к началу 1970-х) стал президентом Института Карнеги в Вашингтоне^[34]. Несмотря на то, что он уже более десяти лет занимал руководящий пост, Хаскинс все так же активно занимался изучением гуппи, и между ними началась оживленная переписка. Эндлер даже встречался с Хаскинсом в просторном центральном офисе института в Вашингтоне, и этот визит закончился экскурсией и знакомством с обширной коллекцией гуппи, которую Хаскинс держал у себя дома. Эндлер был в восторге от гуппи: эта рыба станет главным предметом изучения в рамках его следующего исследовательского проекта.

Вернувшись в Соединенные Штаты на должность преподавателя в Принстоне, Эндлер принялся более дотошно разбирать идею Хаскинса о том, что хищники – это ключевой фактор, влияющий на окрас самцов гуппи. Каждый год Эндлер все лето проводил в Тринидаде, вышагивая вдоль рек и внося в таблицу модели рассредоточения гуппи.

Северная оконечность Тринидада окаймлена цепочкой гор. А с северного и южного склонов этих гор каскадами стекают бесчисленные водопады. На самом деле их можно пересчитать, и у Эндлера была карта. Он намеревался посетить каждый водопад в той местности, где были нетронутые леса, чтобы посмотреть, какие виды рыб там встречаются и как там выглядят гуппи. В общей сложности за пять лет он посетил сто тринадцать мест рядом с пятьюдесятью тремя водопадами.

Собирать информацию на этих водопадах было делом непростым. Ориентируясь по своим картам, Эндлер понимал, куда ему нужно идти, но добраться туда было целым приключением. Иногда дорога шла в стороне, оставляя для пешего маршрута лишь короткий путь через лес. В других случаях требовался более длинный маршрут: нужно было пробиваться сквозь густые заросли.

А когда Эндлер добирался до места, ему еще предстояло найти гуппи. Так что он шел либо вверх, либо вниз по течению, выискивая тихий водоем.

А еще должна была быть хорошая популяция гуппи: в некоторых водоемах этой рыбы больше, чем в других. Если берега были слишком крутые, он проходил реку вброд, взбаламучивая воду и тревожа рыбу в точности так, как это делал я на протяжении многих лет. Временами единственным выходом был рискованный проход по поваленному бревну. Водопады представляли собой отдельную проблему. Лежащие вокруг них булыжники были зачастую очень скользкими, что лишь усиливало риски. А еще предстояло пройти над водопадами, где тебя ждал, как правило, идиллический, заполненный рыбой водоем. И это было не менее сложно, особенно если ты не нашел там упавших прямо на вертикальные горные склоны старых деревьев, причем в правильном месте: так было легче совершить восхождение.

Как только подходящий водоем был найден, Эндлер тихо усаживался у края воды и в течение часа вглядывался в чистые речные воды Тринидада, отмечая все хищные виды рыб и оценивая плотность популяции гуппи. Затем наступало время облавы. Держа в каждой руке по сачку для ловли бабочек, Эндлер терпеливо сгонял стаю рыбок, а потом резким захватом вылавливал целый косяк. В каждом месте он воровал по двести штук – достаточное количество, для того чтобы отобрать из них примерно пятьдесят взрослых самцов. Каждого самца он внимательно осматривал, записывая расположение и окрас всех его пятен.

В итоге понадобилось четыре года терпеливого сбора данных, но результаты стоили того. Модель четко просматривалась. Хаскинс был абсолютно прав: окрас самцов гуппи явно коррелировал с фактом присутствия хищников. В местах, где их было мало или они отсутствовали, например, в протоках над водопадами, самцы были более кричащего окраса с большим количеством крупных пятен. Но не все пятна оказывались одинаковыми. Крупнее были в основном красные и черные, в то время как голубые и радужные становились более многочисленными.

Эти сравнения рыб из разных мест говорили о многом, но не были исчерпывающими. Как всегда, данная взаимосвязь не была причинной обусловленностью. Возможно, в этом случае какой-то другой фактор, связанный с фактом присутствия хищников, мог оказывать большее влияние. Так, к примеру, те места, где не было хищников, находящиеся над водопадами, располагались, как правило, выше, а размер гальки в руслах был крупнее, чем в местах, находившихся ниже.

Так что размер пятен гуппи зависел не только от наличия или отсутствия хищников, но также и от размера гальки в русле протока. Причем камни настолько помогали гуппи сливаться с общим фоном, что можно было бы предположить, что между размером пятна и величиной местной гальки есть взаимосвязь, давая альтернативное объяснение наличию рыб с крупными пятнами над водопадами (это также подразумевало, что помимо рыбы гуппи угрожали и другие серьезные хищники – возможно, птицы.)

Эндлер знал, как решать проблемы подобного рода, объясняя в своей теперь уже классической работе 1980 года, что «результаты полевых исследований поразительны^[58], но, возможно, на модели окраса влияет также какой-то другой природный фактор. Чтобы обеспечить более прямую проверку гипотезы о том, что вся модель окраса подвергается естественному отбору, были поставлены два эксперимента, один в теплице, а другой в поле».

Первый был лабораторным эволюционным экспериментом. Когда нам говорят о лабораторных экспериментах, мы, как правило, представляем себе какие-то колбы с плодовыми мушками или чашки Петри с микробами. В действительности, как мы увидим дальше, в настоящее время ставится множество подобных лабораторных эволюционных экспериментов. Но лабораторный эксперимент Эндлера был совершенно иного масштаба. Никакой плотной стопки чашек Петри или штатива с колбами с жужжащими в них плодовыми мушками. Популяция гуппи, в частности, находящаяся в близкой к природной обстановке, требует значительно большего пространства, чем в стандартной научной лаборатории. К счастью для Эндлера, идеальное место для подобного эксперимента нашлось буквально за порогом, в пустующей теплице. Эндлер занял ее и переделал под свои ихтиологические исследования.