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

Полевой вьюнок был первым растением, у которого в 1950 году развилась сопротивляемость к гербицидам, и вскоре к нему присоединились многие другие растения, ставшие нечувствительными к нашим химикатам. Некоторым удалось это почти сразу после того, как появились новые гербициды.

То же самое происходило и с сельскохозяйственными вредителями. Препарат ДДТ широко применялся в ходе Второй мировой войны. Первые свидетельства резистентности были обнаружены в начале 1940-х годов, а к началу 1960-х годов резистентность стала широко распространенным явлением. У крыс сопротивляемость к родентициду варфарину развилась в 1958 году, спустя десять лет после того, как препарат появился на рынке. В целом количество насекомых, которые нечувствительны к определенному виду инсектицидов, возросло с семи в 1938 году до четырехсот сорока семи в 1984 году[28]. Стремительная эволюция стоила миллиардов долларов убытков, а в отдельных регионах привела к голоду и нищете.

ПЯДЕНИЦА БЕРЕЗОВАЯ, МИКРОБЫ, ВРЕДИТЕЛИ. К середине XX века точке зрения Дарвина относительно медленного хода эволюции противостояло уже целое течение. Но здесь таится большая подковырка. Дарвин говорил об эволюции в природном мире. А общность всех только что приведенных примеров в том, что они охватывают виды, адаптировавшиеся в ответ на радикальные изменения условий окружающей среды как результат воздействия человека. И неважно, столкнулись ли они с загрязнением воздуха или с разрушительным действием эффективных химических препаратов. Виды во всех этих примерах оказались пред лицом очень сильных новых воздействий естественного отбора, с которыми они никогда прежде не сталкивались. Более того, эти сильные воздействия, как правило, не были временными. Процесс естественного отбора был мощным и последовательным год от года, совсем непохожим на то, как он, согласно бытовавшему мнению, действовал в природе (не забывайте, что в то время было мало данных полевых исследований).

Начиная с 1920-х годов, генетики своими экспериментами доказывали, что плодовые мушки и другие животные быстро адаптируются, когда оказываются под воздействием сильных и постоянных селективных воздействий в условиях лаборатории.

Похожие типы селекции приводят к возникновению новых пород животных и сельскохозяйственных культур. Пяденицу березовую и резистентных микробов и вредителей можно рассматривать как природный аналог лабораторных и сельскохозяйственных исследований. Благодаря данным исследований в области искусственного отбора (как его называют) мы уже узнали, что когда люди применяют метод постоянной селекции, популяции стремительно адаптируются. Эти новые примеры продемонстрировали, что стремительная эволюция в ответ на похожие воздействия естественного отбора происходит в природе точно так же, как в лаборатории или на ферме.

Эта выявленная эквивалентность предполагает, что наблюдаемая стремительная адаптация вовсе не типична для эволюции, происходящей за миллиарды лет. Как утверждалось ранее, в естественных условиях процесс отбора редко бывает таким сильным или последовательным. Согласно представлению Дарвина, в природном мире, не тронутом людьми, эволюция, вероятно, идет гораздо более размеренным темпом. И лишь когда люди нагадят, процесс заметно ускоряется.

По иронии судьбы именно изучение птиц, названных в честь Дарвина – галапагосских вьюрков, – стало тем кинжалом, воткнутым в самое сердце идеи об исключительно медленном ходе эволюции. Подобно пяденице березовой, вьюрки Дарвина стали одним из живых примеров эволюции, и не только из-за их названия или истории. По большей части своей известностью они обязаны уникальной сорокалетней исследовательской программе, осуществленной биологами из Принстона Питером и Розмари Грант[51].

Начиная с 1973 года, Гранты ежегодно проводили несколько месяцев на маленьком, похожем по форме на кратер галапагосском острове Дафни Майор. Их целью было изучить популяцию среднего земляного вьюрка (названного так потому, что есть еще крупные и мелкие его виды) и понять, менялись ли их популяции от поколения к поколению и как, а также попытаться «измерить» естественный отбор, подталкивающий к таким изменения[29].

Чтобы осуществить это, Грантам пришлось ежегодно ловить и измерять всех живущих на острове вьюрков. Только так они могли заметить, меняются ли свойства популяции – вес тела, размер клюва, длина крыла и так далее – от поколения к поколению.

Поймать птицу – процесс более спокойный, чем ловить мотылька или ящерицу. Вместо того, чтобы активно искать добычу и заманивать ее в ловушку каким-то хитроумным способом, будь то сеть или капкан, орнитологи предоставляют птицам возможность ловиться самим. Хитрость заключается в том, чтобы расставить сооружение, которое выглядит как огромная сетка ракетки для бадминтона, только очень тонкая, настолько, что птица часто не замечает ее, пока уже не будет слишком поздно: летит прямо в нее и безнадежно запутывается. Когда это происходило, один из Грантов подходил и осторожно извлекал сопротивляющегося вьюрка, засовывая его в холщовый мешок и относя обратно в лагерь для изучения.

Сам лагерь был небольшой: скальный навес, брезентовые тенты для защиты от солнца и раскладывающиеся стулья. С помощью циркуля Гранты аккуратно измеряли клюв: его длину, ширину и толщину. Затем они проворно расправляли крыло, чтобы записать его длину, а также измерить кости лап. И, в завершение, они завязывали вокруг лап птицы цветные ленточки, снабжая ее своей индивидуальной идентификационной карточкой.

Средний земляной вьюрок ест крупное семя я корца стелющегося.

Возвращаясь туда каждый год, Гранты смогли наблюдать ход движения эволюционного процесса. Естественный отбор возникает тогда, когда успешное выживание и размножение особи связано с ее фенотипом. Собранные Грантами данные позволили им задаться вопросом, имеет ли он место. Каждый год они вносили в сводную таблицу сведения о том, кто из птиц выжил с предыдущего года, а кто нет. В итоге они провели все фенотипические измерения птиц, так что могли просто соотнести два вида информации: была ли связь между длиной лап птицы или шириной ее клюва и тем, выжила ли она или погибла?

И открытия не заставили долго ждать. Четвертый год их исследовательской программы выдался необычайно сухим. Если в обычный год в сезон дождей там выпадает пять дюймов осадков, то в 1977 году их количество было менее дюйма.

Остров Дафни Майор превратился в высохшую пустошь. Растения засохли. Воды стало еще меньше, чем обычно. Семян – основного питания этих вьюрков – было наперечет. Птицы гибли целыми стаями. Голод и отсутствие воды стали мощным ударом потому, что у голодных птиц не вырастали новые перья, и когда старые стирались, то с незащищенной кожи увеличивалась потеря влаги. В январе 1977 года на острове было тысяча двести средних земляных вьюрков. Спустя двенадцать месяцев засухи их осталось всего сто восемьдесят.