С нами или без нас: Естественная история будущего - Роб Данн

в 13 видов, их теперь называют дарвиновскими вьюрками. Дарвин заметил, что у здешних вьюрков различались клювы. В «Путешествии натуралиста вокруг света на корабле "Бигль"» он писал, что посредством естественного отбора «на этом архипелаге был взят один вид и видоизменен в различных целях»{27}. В частности, один из видов галапагосских вьюрков эволюционировал так, что клювы его представителей могли доставать нектар, пыльцу и семена из кактусов. Другой вид превратился в вампиров, клюющих в спину птиц и других позвоночных, чтобы пить их кровь. Еще у двух видов появилась способность удерживать в клювах палочки, с помощью которых они охотились на личинок. Наконец, у некоторых видов развились клювы, подходящие для поедания семян.

Дарвин предполагал, что на океанских островах должны с большей вероятностью обнаруживаться эндемичные виды – то есть такие, которые не встречаются нигде больше. Ученый понял, что подобные виды возникли благодаря изоляции, из-за которой у них развились особенности, отличающие их от материковых родственников. Но у Дарвина не сложилось однозначного представления, на каких островах новые виды появляются в большем, а на каких в меньшем количестве. Макартур и Уилсон дополнили классический дарвиновский сюжет островной эволюции. Их вкладом стала гипотеза о том, что организмы, попавшие на острова, дают тем больше видов, чем крупнее остров. Однако проверить это предположение оказалось непросто. Собственно говоря, по состоянию на 2006 год оно оставалось почти непроверенным – если не считать одного графика, напечатанного в книге Макартура и Уилсона. На этой картинке, «диаграмма 60», авторы приводят количество видов птиц на островах разной площади, встречающихся только там. На диаграмме не слишком много точек, но те, что есть, действительно заставляют прийти к выводу, что на более крупных островах больше эндемических видов птиц – возможно, из-за того, что там они и сформировались.

В 2006 году Яэль Ки́сел поступила в аспирантуру Имперского колледжа Лондона. Она работала с Тимом Барраклоу, который теперь занимает профессорскую должность в Оксфорде. Кисел предстояло провести самое амбициозное и обширное исследование, посвященное тому, как площадь острова сказывается на эволюционировании на нем новых видов. На протяжении миллионов лет из океана поднимались вулканические острова. Лава кипела, а затем остывала. Там селились водоросли. Там селились птицы. Пауки выпускали шелковые нити и уносились ветрами; приземлившись на новую сушу, тоже селились там. Растения путешествовали на птичьих лапках и по водным потокам. А затем в дело вступала эволюция, условия которой задавались как местными обстоятельствами, так и прибывшими видами. Именно ее итоги и должна была изучить Кисел.

Ее работа начиналась как побочный проект. Когда она занималась своей диссертацией, Барраклоу предложил ей попутно выяснить, до какой степени маленьким может быть остров, чтобы из одного вида произрастающих на нем растений могли бы со временем появиться два. Это начинание предлагалось базировать на аналогичном исследовании, незадолго до того проведенном на птицах{28}. Как пояснила мне Кисел в электронной переписке, она пыталась понять, существует ли «какой-то минимум площади, который делает остров пригодным для видообразования у растений», и если да, то каков он. По ходу дела Кисел и Барраклоу решили расширить проект и включить в него другие виды организмов. В итоге Кисел продолжала собирать информацию до тех пор, пока не обнаружила, что ей удалось сформировать самую крупную на тот момент базу данных, описывающую свойства островов, на которых шло видообразование разных групп организмов. Причем все сведения она собрала, не покидая пределов Европы; ей не пришлось посещать ни Галапагосы, ни Реюньон, ни Мадагаскар. Оказалось, что требуемую работу можно было проделать, опираясь исключительно на музейные собрания и компьютерные базы данных, составленные теми, кто выезжал «в поле».

База Кисел содержала данные не только о небольших океанских островах, например Галапагосских, но и об островах покрупнее: самым солидным был Мадагаскар. Предметом ее исследований могли стать два типа видообразования. Прежде всего можно было бы сфокусироваться на том, будет ли некий прибывший на остров вид эволюционировать в новый, отличающийся от его материковых родственников. Но Кисел и Барраклоу интересовало в первую очередь кое-что другое – видообразование, которое разворачивается в пределах островов. Сосредоточившись именно на этом, Кисел могла не только вычислить минимальный размер острова, необходимый для видообразования (то есть разрешить исходную проблему), но и вскрыть другие потенциально значимые для видообразования факторы.

В процессе работы обнаружилось, что размер острова действительно влияет на вероятность появления новых видов, как и ожидалось по теории Макартура и Уилсона. В каждой группе организмов, рассмотренной исследовательницей, он выступал единственным значимым фактором, определяющим вероятность видообразования. Чем больше был остров, тем большей оказывалась вероятность того, что на нем образуются виды. Но этим дело не ограничилось. Основываясь на предшествующих исследованиях и собственных наблюдениях, Кисел сформулировала гипотезу, согласно которой организмы, не слишком приспособленные к перемещению между островами или по ним, будут более склонны к видообразованию на маленьких островах. И наоборот, организмы, которые с легкостью расселяются (и тем самым распространяют свои гены повсюду), редко или никогда не произведут на подобных островах новые виды.

Логика, которой руководствовалась Кисел, была вполне обоснованной. Организмы, которые беспрепятственно распространяются – быстро летают, далеко бегают или хотя бы прытко ползают, могут на какое-то время изолироваться в разных частях условного небольшого острова. Со временем, однако, существа с одной части острова неизбежно встретятся с существами с другой части. Они будут скрещиваться и обмениваться генами, а это сгладит все различия, которые успели сформироваться у популяций. Давайте представим гипотетическую ситуацию: мы решили расселить на каком-то острове одичавших собак двух разных пород – причем одну породу, скажем бульдогов, оставили на одном его краю, где среда сурова и требует адаптации, а собак другой породы, например золотистых ретриверов, выпустили в более щадящую среду на другом краю. Если остров мал, а естественных препятствий на нем немного, то некоторые ретриверы неизбежно доберутся до бульдожьей части острова, а бульдоги обязательно навестят владения ретриверов; породы скрестятся и дадут потомков, имеющих гены обоих родителей. Как писал о таких ситуациях Дарвин, «всякая наклонность к модификации подавляется скрещиванием с неизмененными иммигрантами, часто прибывающими из своей родной страны»{29}. Но зато если остров достаточно велик, то две популяции собак, возможно, никогда и не встретятся. Со временем они эволюционируют, каждая своим путем, и уже не смогут скрещиваться, так что даже если вдруг они найдут друг друга, то существовать им все равно придется врозь. Коротко говоря, Кисел предсказывала, что не слишком мобильным организмам для видообразования хватит и небольших островов. Вместе с тем для хороших летунов, например летучих мышей, или хороших бегунов, например млекопитающих отряда Carnivora (Хищные), в том числе для волков и собак, возможности для видообразования открываются только на обширных островах.

Барраклоу и его напарница рассмотрели эту расселительную гипотезу применительно к различным видам из обширной базы данных Кисел – птицам, улиткам, цветковым растениям, папоротникам, бабочкам и мотылькам, ящерицам, летучим мышам и хищным млекопитающим. Сборная солянка, но зато для каждой формы жизни имелись готовые данные. За рамками анализа осталось большинство млекопитающих и насекомых, а также все микроскопические организмы. В отношении каждой формы жизни, которую изучили Кисел и Барраклоу, выяснилось одно и то же: новые виды с большей вероятностью образуются на более крупных островах. Но минимальный размер острова, обеспечивающий видообразование, меньше для тех организмов, которые плохо перемещаются (улиток), и больше для тех организмов, которые делают это с легкостью (птиц или летучих мышей). Минимальная площадь, нужная улитке, чтобы породить новый вид, весьма мала: меньше квадратного километра – примерно как завод «Тесла» во Фремонте (Калифорния). А для летучей мыши с ее способностью к дальним перемещениям необходимая площадь много больше: несколько тысяч квадратных километров – это весь Нью-Йорк с пятью его округами.

Завершив проект, посвященный эволюции новых видов на островах, Кисел переключилась на другие темы, оставив множество непроверенных гипотез. Одна из них, в частности, касалась улиток. О них вообще редко вспоминают, но новые виды улиток тем не менее постоянно возникают на островах по всему миру. Улитки дают новые виды с примечательной легкостью – возможно, как раз из-за того, что перемещаются так медленно