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

Но не все нектароядные играют по правилам. Некоторые виды насекомых, птиц и млекопитающих выедают отверстие в основании цветка, обходя лепестки и пыльцу и, таким образом, не доводя до завершения эту совместную эволюционную сделку. Чтобы проделать подобное, воришки нектара овладели самыми разными способами адаптации. У них нет длинных языков и специальных приспособлений, чтобы добраться до дна трубок растения, но зато у данных видов благодаря возникшим адаптивным свойствам развилась способность разрывать стенку цветка.

У некоторых колибри на клювах имеются зазубрины специально для этой цели. У птиц, названных соответственно – крючкоклювы, – имеется острый крючок на кончике, чтобы разрезать цветок.

Во всех этих многочисленных примерах мы видим, что существуют разные эволюционные варианты, формирующиеся в ответ на поставленную окружающей средой проблему. Но сам факт наличия массы возможностей вовсе не означает, что все или хотя бы несколько таких возможностей смогут развиться. Конвей Моррис и команда утверждают, что один такой возможный вариант будет превосходить другие. Вот почему похожий признак эволюционирует конвергентно, снова и снова. И все же конвергенция возникает не всегда. Почему бы естественному отбору не проталкивать каждый раз один и тот же признак?

Бывает так, что два (или больше) признаков эквивалентны. Маскировка или побег на большой скорости помогут одинаково успешно избежать хищников. Или, может быть, один подход эффективнее другого для какой-то конкретной цели, но при иных затратах, которые уравновешивают его преимущество. Стремительно нестись прочь от хищника – возможно, и лучший способ спастись, но маскировка может усилить способность такого животного, как змея, подкарауливать собственную жертву. Когда речь идет о выживании и сохранении потомства, то тех животных, которые замаскированы, может ждать такой же успех, как и тех, которые полагаются на скорость в процессе репродукции и передачи своих генов следующему поколению. В результате естественный отбор не обязательно отдаст предпочтение тому или другому варианту. То, какой признак разовьется, может стать делом случая, благодаря которому мутация происходит сначала у популяции, которая становится объектом нападения хищников.

Или же, как вариант, то, какой признак разовьется, может быть контингентно изначальному фенотипу и генотипу вида. Вид, который был в целом активен, может быть предрасположен к развитию у него тех признаков, которые обеспечивают большую скорость, при условии, что он сталкивается с новым хищником, в то время как у более оседлого вида может развиться лучший способ маскировки. Ни один из вариантов не превосходит другой, но эволюционный итог может сильно зависеть от первоначальных условий.

Может быть и так, что одно решение действительно превосходит другое, но в некоторых случаях легче выработать приближенное к оптимальному решение. Французский ученый Франсуа Жакоб[43], получивший Нобелевскую премию за свое исследование работы ДНК, предложил аналогию, объясняющую, почему естественный отбор не всегда приводит к эволюции идеально созданного организма. Естественный отбор, говорил Жакоб, это не инженер, который вырабатывает оптимальное решение проблемы. В данном случае, продолжал он, лучше представить себе умельца-самоучку, мастера на все руки, который использует любые доступные материалы, чтобы изготовить любой приемлемый вариант – не лучшее, а наиболее достижимое в данных обстоятельствах решение.

Теперь представьте себе вид птиц, который оказывается в местности с озером, кишащим рыбой. Они могут начать нырять в воду за рыбой, а со временем начать адаптироваться к водной среде: у птиц начнут формироваться крупные и мощные задние лапы, как у баклана, или трансформироваться крылья, как у пингвинов. Предположим, что самый лучший способ быстро и проворно плавать – это задействовать в воде сильный и мускулистый хвост, двигая им взад-вперед или вверх-вниз, именно это делают самые быстрые пловцы. Но у птиц нет длинных хвостов: они потеряли их ранее в процессе своей эволюционной истории, более сотни миллионов лет назад, сохранив лишь крошечные остатки сплавленных костей («хвосты» птиц состоят только из перьев, а не из костей). Я не говорю, что повторная эволюция длинного хвоста невозможна, но естественный отбор, этот мастеровой, вероятно, не пойдет таким путем. У птицы уже есть крылья, и ее лапы способны обеспечить ей необходимый проталкивающий импульс. Гораздо более вероятным выглядит тот вариант, что естественный отбор, скорее, будет способствовать улучшению ее плавательных умений за счет уже существующих структур, чем развивать новую способность с нуля, даже если в конечном итоге перекроенная птица с костистым хвостом – что напоминает скрещение гагары и крокодила – может оказаться лучшим пловцом.

Но, все равно, если птица-крокодил будет лучше адаптирована – станет лучшим и быстрым пловцом, – тогда почему бы плавающей птице не продолжать развиваться в этом направлении? Ответом может быть, что переход от одной адаптивной формы к другой может быть трудным, так как промежуточные условия бывают хуже. Длинный сильный хвост может быть великолепен для быстрого проталкивания тела, но короткий шлепок хвоста может просто помешать движению, фактически уменьшая плавательную результативность. У естественного отбора нет дара предвидения: он не будет отдавать предпочтения негативному свойству только потому, что это ранний шаг на пути, ведущему к лучшему в конечном итоге свойству. Напротив, чтобы определенная черта развилась в ходе естественного отбора, каждый шаг на этом пути должен быть улучшением того, что было раньше: естественный отбор никогда не отдаст предпочтение худшему свойству, даже если это всего лишь переходный эволюционный этап.

Как следствие, виды могут в конечном итоге застрять на уровне близких к оптимальным адаптациях. Какой бы ни была причина, но их предки не выбирали лучшую дорогу к адаптации. Естественный отбор заставлял вид развиваться, и он, в конце концов, приспосабливается, но не так хорошо, как мог бы. Такой ход рассуждений подчеркивает роль, которую может играть контингентность в определении направления эволюции и в том, почему в результате виды могут пойти разными путями, столкнувшись с идентичными природными условиями. Различия видов в их родовом генотипе и фенотипе или в том, какая мутация произойдет первой, могут заставить виды адаптироваться по-разному и даже иногда привести к ухудшенным адаптациям.

ПО ТОЙ ЖЕ САМОЙ ЛОГИКЕ можно ожидать, что чем больше похожи два родственных вида, тем вероятнее, что они будут развиваться похожим образом, когда столкнутся с одинаковыми избирательными условиями. Именно это и происходит. И нет никакого совпадения в том, что лучшие примеры повторяющейся конвергенции можно найти среди близкородственных видов. У ящериц анолисов один и тот же набор представителей рода развивался четыре раза, и при этом ни один другой тип островной ящерицы не конвергировал с анолисами. Два практически идентичных вида носатой энгидрины относятся к одному роду.

Приклеивающиеся подушечки пальцев у геккона эволюционировали одиннадцать раз и всего лишь два раза среди более шести тысяч других видов ящериц. Не все случаи конвергенции[44] охватывают ближайших эволюционных родственников, но недавний статистический анализ подтвердил, что конвергенция больше распространена среди схожих видов.