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

Но самым важным моментом было то, кто из них выживал, а кто нет. В каждом из загонов, расположенных на песчаных дюнах, светлые хомячки выживали лучше, чем их более темные собратья, – в среднем в пропорции два к одному. И наоборот, в загонах, расположенных на темной земле, уже темные хомячки выходили в лидеры, выживая в среднем на треть чаще, чем их светлые сородичи. Изучение генотипов хомячков дало аналогичные результаты. На светлом песке особи с мутациями, дававшими светлый окрас, выживали лучше, в то время как ситуация на темной земле была прямо противоположной. Естественный отбор действовал, причем, как и было предсказано, в разных загонах в разных направлениях.

По прошествии пятнадцати месяцев с начала проекта все хомячки-старожилы погибли. Но популяции процветали: они состояли уже из потомства первых особей. Эксперимент по изучению естественного отбора стал теперь уже долгосрочным эволюционным.

На момент, когда я пишу эти строки, эксперимент продолжается уже пять лет – срок, достаточный для появления примерно десяти поколений белоногих хомячков. Барретт в настоящее время как раз сводит воедино все результаты, завершая генетический анализ. Он пока еще не знает, что покажут результаты, но если в самом начале эксперимента проявилось действие сильного естественного отбора, то, вероятней всего, что популяции эволюционировали в противоположных направлениях. Но все равно природа полна сюрпризов, так что Барретт не спешит с выводами. Научная публикация, вероятно, будет готова к тому моменту, когда выйдет эта книга. Учитывая значимость эксперимента, ищите сообщения о его результатах в «Нью-Йорк Таймс».

_____________

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫМ ИССЛЕДОВАНИЯМ ЭВОЛЮЦИИ в этой отрасли знаний еще только предстоит стать масштабнее, смелее, увлекательнее. Но уже сейчас ставятся небывалые новаторские эксперименты. Так, в рамках одного текущего исследования на большое поле постоянно закачивается углекислый газ, поднимая там уровни выброса в атмосферу до тех, что будут по прогнозам через пятьдесят лет. Станут ли в этих условиях эволюционировать растения, и если да, то как?

Через двадцать лет, а может быть, и раньше нас завалят результатами. Возможно, по мере поступления новых данных ситуация изменится, но из того, что мы уже знаем, общие итоги ясны. Когда ставится эксперимент, при котором многочисленные популяции испытывают одинаковое воздействие окружающей среды, то они, как правило, эволюционируют очень похожим образом. И это работает как в случае с растениями, защищенными от набегов кроликов, так и в случае с ящерицами, вынужденными использовать узкие насесты. Саймон Конвей Моррис этому бы точно порадовался. Эволюция, на самом деле, повторяема.

Но данный результат не такой уж неожиданный. Обсуждая конвергентную эволюцию в первой части книги, я отмечал, что близкородственные популяции или виды эволюционируют в целом одинаково, потому что они похожи генетически. Естественный отбор работает с одним и тем же генетическим материалом, а значит, как правило, выдает одинаковое решение. И наоборот, у дальних родственников, вероятней всего, будут развиваться разные адаптивные реакции на похожие проблемы, которые ставит окружающая среда, начиная с различий в генетическом строении и фенотипах. Полевые эволюционные эксперименты всегда начинаются с очень похожих популяций, обычно с особей из одной исходной. В результате эксперименты склонны обобщать параллельные эволюционные реакции.

Но это вовсе не означает, что эволюционное изменение будет одинаковым у разных экспериментальных сообществ. Как раз наоборот, всегда присутствует некоторая доля вариативности. Так, к примеру, в исследовании Нэша Терли, который выращивал растения, защитив их от кроликов, на участках, разбитых и огороженных в одно и то же время, скорость роста растений часто варьировалась.

Например, на четырех участках шестилетнего возраста у самой быстрорастущей популяции скорость роста была на пятьдесят процентов выше, чем у самой медленнорастущей. Похожие расхождения наблюдались среди девяти-, тринадцати- и двадцатипятилетней популяций. Несмотря на то что они росли без кроликов одинаковое количество времени, количественно отличались друг от друга своей эволюционной реакцией. Точно так же в корнуэльском эксперименте, где примула вечерняя была защищена от насекомых, растения начали зацветать гораздо раньше, но степень эволюционного сдвига между участками заметно варьировалась: на некоторых участках появлялось в пять раз больше цветов раньше в сезон, чем на других.

Подобная вариативность может указывать на степень неопределенности эволюционной реакции даже у близкородственных популяций, пребывающих в одинаковых избирательных условиях. Подобно большинству научных исследований, изучение экспериментальной эволюции сфокусировано на общих тенденциях, которые анализируются в виде статистических выкладок. А исключения остаются незамеченными. И потому появление отклоняющейся от нормы популяции, адаптирующейся к новым условиям своим способом, может остаться без внимания. В научных публикациях даже не сообщается о такого рода сырых фактах, так что о подобных исключениях из правил, «белых воронах», тех, кто предпочел иной эволюционный путь, читатели могут даже не узнать. Таким образом, степень расхождения меньшинства популяций с основной массой зачастую неясна.

Более того, в исследованиях часто сравниваются самые разные признаки, но делается акцент только на тех, которые эволюционируют похожим образом. Те, что развиваются по-разному, не продемонстрируют статистически значимые тенденции и, следовательно, будут проигнорированы, даже несмотря на то, что они могут стать доказательством дивергентных моделей адаптации.

Конечно, наличие варьирования в реакциях популяции, подверженной воздействию одинаковых условий окружающей среды, совсем не обязательно свидетельствует об эволюционном непостоянстве. Ведь может быть и так, что условия обитания популяций слегка отличаются друг от друга.

А что если отклонения в свойствах растений отражают адаптацию к мельчайшим различиям участков в составе почвы, количестве улиток или тени от деревьев? Не могут ли различия в длине конечностей ящериц отражать легкие отличия видов кустов на разных экспериментальных островах?

Нам этого не узнать. Большое преимущество полевых экспериментов в том, что они осуществляются на природе и подвержены всем разнородным селективным воздействиям, которые встречаются в реальном мире. Это не экстрагирование природы и не упрощение ее – это реальная демонстрация того, с чем популяции сталкиваются каждый день.

Но у полевых экспериментов есть один большой недостаток – вы не можете проконтролировать все. Природа изменчива даже в пределах коротких расстояний. И эти различия могут помешать толкованию результатов. Вот почему ученых из лабораторий передергивает от одной только мысли провести эксперимент в поле: отсутствие контроля вызывает у них нервную дрожь. Если вы действительно хотите знать, насколько повторяема эволюция и насколько предсказуемо избирательные условия выдадут одинаковый эволюционный результат, тогда проводите свой эксперимент в лаборатории, где условия среды обитания можно четко контролировать. Благодаря своей экспериментальной строгости такие исследования будут соотносимы с реальным миром, но чтобы досконально проверить постулат Гулда, пожалуй, стоит изменить подход.