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

Но смертность не была огульной. Самые крупные птицы и особи с самыми крупными клювами выживали лучше. Причина в том, что запас из маленьких семян был съеден в первую очередь, а когда они исчезли, то птицам с меньшим по размеру клювом не повезло: им не хватало силы, чтобы расколоть оставшиеся крупные семена. Это был один из самых впечатляющих примеров действия естественного отбора, когда-либо наблюдаемых в дикой природе.

Естественный отбор совсем не обязательно ведет к эволюционным изменениям. Если птицы с крупными клювами выживают и размножаются лучше, тогда средний размер клюва должен со временем увеличиваться. Но данное предположение верно только в том случае, если птицы с большим клювом производят на свет потомство с таким же клювом. То есть изменение признака должно иметь генетическую основу, чтобы плюсы данного свойства передавались от родителя потомству. Зачастую так и бывает, но не всегда. У людей, к примеру, дети бодибилдеров необязательно унаследуют их крупные мышцы.

Или вспомните теплолюбивое домашнее растение на кухонном окне в вашем доме. Если вы поставите его в затененный уголок, то оно будет расти гораздо медленнее.

Здесь также будет иметь значение объем воды и удобрений, которые вы ему даете. А еще лучше взять десяток генетически идентичных растений, полученных путем прививки или обрезки, и обеспечить им разные условия, изменяя сочетания света, воды и удобрения. А несколько месяцев спустя вы почти наверняка получите самые разные по виду горшечные растения.

Феномен, при котором генетически идентичные организмы порождают разные фенотипы в зависимости от условий их среды обитания, называется «фенотипической пластичностью».

Однако в случае с вьюрками Дарвина фенотипическое расхождение основывалось на генетике, передаваясь от родителя потомству. Команда Грантов продемонстрировала удивительные результаты, сравнивая родителей и потомство – они знали, где чьи родители, потому что привязывали ленточки птицам вскоре после их поимки, пока те еще были в гнезде. Гранты обнаружили сильную взаимосвязь между родителями и потомством: чаще всего наследовался общий размер тела, как и пропорции клюва, крыла и лап.

В итоге более крупный размер тела и клюва переживших засуху птиц передался следующему поколению, и в последующие годы вьюрки были больше по размеру и с более крупными клювами. Сильный естественный отбор привел к стремительному эволюционному изменению.

Гранты продолжали изучать вьюрков с острова Дафни Майор на протяжении последующих тридцати пяти лет. И они обнаружили, что столь сильный естественный отбор был не редкостью. Так, несколько лет спустя сильные последствия влияния течения «Эль-Ниньо» привели к выпадению пятидесяти четырех дюймов осадков – в десять раз больше нормы. Наводнение породило изобилие мелких семян, что способствовало сильному естественному отбору птиц с маленьким изящным клювом, с помощью которого было удобнее и быстрее собирать урожай из мелких семян. В очередной раз популяция стремительно эволюционировала в ответ на новые условия.

Работа Грантов имела огромное значение не только благодаря тому, что они описывали, но и по причине того, что они продемонстрировали, что возможно в природе.

В противовес традиционным знаниям они доказали, что эволюцию можно изучать в природе в режиме реального времени. Их работа служила источником вдохновения для нескольких поколений биологов, работавших в полевых условиях. И в результате количество людей, проводивших подобные исследования, резко увеличилось, равно как и объем доступной информации относительно темпов эволюции в природе.

ИДЕЯ всех этих исследований ясна: когда меняется окружающая среда, виды способны очень быстро адаптироваться. Достаточно быстро, чтобы увидеть это собственными глазами. Достаточно быстро, чтобы описать это в ходе пятилетнего курса исследовательской работы.

Всего лишь несколько лет назад возможность описать стремительное эволюционное изменение, происходящее за короткий период времени, становилась целым событием. Теперь это уже ожидаемый результат.

Дарвин был умным экспериментатором, умевшим использовать простые, доступные ему материалы, чтобы проверить свои идеи. Например, при изучении слуховых способностей червей он отмечал их реакцию на громкий свист, звук фагота, пианино и его собственные крики. Черви игнорировали все эти акустические воздействия. Но когда их помещали поверх пианино во время игры, а не на примыкающий к нему столик, черви приходили в заметное возбуждение. Очевидно, что звук – это одно, а вибрация – совсем другое дело.

Зная обо всех экспериментальных наклонностях Дарвина, мы можем лишь догадываться, что бы он сделал, если бы знал, как быстро может происходить эволюция. Но он не знал этого, а потому никогда не задумывал эксперимент, чтобы проверить свою теорию эволюции с помощью естественного отбора. И, следуя по стопам Дарвина, ученые на протяжении еще более чем ста лет даже не пытались попробовать осуществить это.

Стивен Джей Гулд был первым сторонником идеи, что эволюция иногда идет чрезвычайно быстро.

Согласно его теории «прерывистого равновесия», вокруг которой в свое время шли жаркие дебаты[52], эволюция представляла собой чередование продолжительных периодов с едва заметными изменениями и этапов бурного развития. И все же Гулд не проводил связи между быстрой эволюцией и возможностью реализовать на практике свой мыслительный эксперимент с прокручиванием пленки[30]. Эту работу он оставил для следующих поколений ученых.

Мы не можем провести те эксперименты, которые предлагал Гулд, вернувшись на миллионы лет назад и позволив эволюции начать действовать в тех же самых условиях. Это было так же очевидно для Гулда двадцать пять лет назад, как и для нас сегодня. Никто еще за прошедший срок не изобрел машину времени. Но это не означает, что идеи Гулда – или общее понимание эволюционного детерминизма – невосприимчивы к экспериментальному методу.

Логика Конвея Морриса о том, что конвергентная эволюция воплощает суть эволюционного повтора, возникающего скорее в пространстве, а не повторяющегося во времени, может быть применена в отношении эволюционных экспериментов. Вместо того, чтобы перечислять примеры за и против, исследователи могут протестировать конвергенцию напрямую, на практике проверив гипотезу повтора.

Допустим, насекомые, живущие в местах с пышной растительностью, зеленого цвета, а те, что встречаются в пыльных, засушливых регионах, коричневого. Создав экспериментальным путем популяцию, состоящую из коричневых особей, что живут в зеленой местности, мы сможем проверить гипотезу о том, что экспериментальная популяция конвергирует к фенотипу естественных популяций, обитающих в схожих условиях.

Как вариант ученые могут поместить многочисленные популяции в одинаковые условия и проверить, станут ли они конвергентно развивать схожие реакции. Еще более действенным будет совместить оба подхода, чтобы проверить, будут ли разные популяции развивать такую же реакцию, как те, что подвергаются селективному воздействию в естественных условиях.