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

Исследования, связанные с генетикой гуппи, которые осуществлял Хаскинс и другие ученые, продвигались стремительными темпами, породив многочисленные гипотезы относительно того, как эволюционировала генетическая система гуппи. Однако Хаскинс понимал, что в отсутствие дополнительной информации, почерпнутой из наблюдений за естественными популяциями гуппи, эти идеи не проверишь.

И в 1946 году он вместе со своим соратником и женой Эдной Хаскинс приступил к изучению распространенности моделей окраса гуппи, живущих в дикой природе, и их генетической основы.

Хаскинс быстро заметил топографическое свойство, влиявшее на отдельные виды рыб больше остальных. В горах северного Тринидада часть рек пересекали водопады, большинство из которых были высотой в несколько футов. Но некоторые из них низвергались с тридцати футов. Эти каскады образовывали барьер для основной массы рыб, включая главных хищников гуппи. Но два вида рыб чаще всего встречались над этими преградами – гуппи и тринидадская гетерандрия.

Лосось атлетически перепрыгивает падающие каскадом водопады, перемещаясь вверх по течению. Но гуппи и гетерандрия слишком малы, а откос чересчур высок. И тогда эти рыбы проделывают то же самое, что делают каноисты, когда встречают препятствие на реке: они переправляют лодку волоком, обходя это препятствие. Гетерандия, наряду с несколькими другими видами рыб, славится своей способностью проползать огромные расстояния по сырому лесному покрову. Они просто выбираются из водоема, расположенного на дне водопада, и карабкаются в гору к следующему, находящемуся выше.

Гуппи в отличие от них не такие активные пешеходы, но они способны плавать в очень мелких водоемах. И хотя никто не наблюдал этого вживую, но, вероятней всего, рыба перемещается вверх по течению через временные каналы, образующиеся на лесной почве в периоды проливных дождей.

Эволюционная значимость этого водного барьера, проходимого только для отдельных видов рыб, стала очевидной, как только Хаскинс сравнил рыбу из других частей тринидадских рек. В популяциях, в которых было мало хищников и которые находились над водопадами, самцы, а не самки, обладали очень ярким окрасом. А в популяциях с высоким процентом хищников, находившихся ниже по протоку, и самцы, и самки были довольно тусклого окраса. Хаскинс пришел к выводу, что наличие или отсутствие рядом с гуппи их главных хищников было ключевым фактором, влиявшим на эволюцию окраса самцов.

Типичный тринидадский водопад с водоемом, кишащим гуппи и, вероятно, хищниками.

Чтобы проверить эту идею, Хаскинс осуществил лабораторные исследования хищных рыб, поместив гуппи в аквариум и в уличные водоемы вместе с разнообразными видами тринидадских хищников. И, конечно же, более яркие особи исчезли из аквариума и водоемов гораздо быстрее своих более блеклых сородичей, подтвердив предположение, что яркий окрас – это большой недостаток в водоемах, где плавают хищные рыбы.

Но почему самцы были яркого окраса в отсутствие хищников? И вот здесь на сцену выходят леди. По причинам, которые мы до конца еще не понимаем, самки гуппи предпочитают броских самцов, и такое предпочтение заметнее всего в местах, где нет хищников. Эти сведения были получены[55] в ходе целого ряда плодотворных исследований, осуществленных за последние двадцать лет и продолжающих линию, начатую Хаскинсом.

Исследование Хаскинса, посвященное гуппи, было чрезвычайно новаторским и глубоким, и тем более впечатляющим, что являлось побочным занятием среди других его многочисленных проектов и начинаний. В действительности данная работа была настолько второстепенна, что она даже не упомянута в вышедших после смерти ученого мини-биографиях и некрологах. Тем не менее, эта работа подготовила почву для одной из самых впечатляющих исследовательских программ в области эволюционной биологии, осуществленных в конце XX и начале XXI веков.

_________________

В БУРНЫЕ ВРЕМЕНА 1960-х[56] как минимум один студент из Калифорнийского университета в Беркли ответственно относился к домашним заданиям. Все свои детские годы он гонялся за ящерицами и ловил жуков в чапарели Южной Калифорнии, а позднее юный Джон Эндлер поступил в Беркли, выбрав предметом специализации зоологию. Оказавшись там, он быстро устремился в знаменитый университетский музей зоологии позвоночных животных, битком набитый образцами и учеными, изучающими их. (В музее царила спокойная обстановка. Как отмечал Эндлер, «все протестные акции проходили на противоположном конце кампуса, так что мне никто не мешал»).

Большинство людей, как правило, представляют себе музеи естествознания, как собрание значимых для публики экспонатов, таких как знаменитые диорамы, заполненные чучелами животных. Но многие не знают, что за «кулисами» часто прячут обширные коллекции растений и животных, специально отобранных, классифицированных и доступных как для своего собственного персонала, так и для посетителей из других мест.

В обязанности Эндлера как ассистента куратора по герпетологии входила работа с коллекционными рептилиями и земноводными. В процессе этой работы он привык изучать образцы из разных областей и узнал, что они зачастую заметно отличаются друг от друга. Подобная географическая вариативность является хорошо известным феноменом в природном мире. Цвет кожи и форма лица у людей – это классические примеры того, как сильно могут различаться популяции в рамках одного вида.

Помимо того, что он узнал о географической вариативности, в Беркли Эндлер освоил еще один трюк: он научился разрабатывать эксперименты, чтобы проверить те идеи, которые развивал. В одном эксперименте он вращал тритонов в банке, чтобы проверить, нарушат ли эти вращения их способность ориентироваться по звездам. (Эксперимент показал, что да, нарушают, и итогом стала его первая публикация в научном журнале). В ходе другого эксперимента он снабдил ящериц алюминиевыми шляпками, чтобы контролировать количество солнечного света, падающего им на головы, с целью проверить гипотезу о том, как регулируются их суточные ритмы (к сожалению, эксперимент сорвался из-за неполадок с оборудованием).

Будучи увлеченным феноменом географической вариативности, Эндлер уехал в Эдинбург, чтобы продолжить учебу в докторантуре и стать экспертом в области изучения многообразия улиток. Там он разрабатывал идеи о том, как географические различия могут привести к распадению одного широко распространенного вида на множественные нескрещивающиеся между собой.

Но обладая экспериментаторским мышлением, Эндлер не смог довольствоваться одной лишь разработкой столь неожиданной теории о появлении новых видов. А потому сразу же принялся проверять свою идею экспериментальным методом. Результатом этой работы стало тщательно проведенное лабораторное исследование плодовых мушек, популяции которых поместили в разные клетки. Их подвергали различным селективным воздействиям, в точности воссоздавая ту ситуацию, когда популяции жили в благоприятствовавших развитию разных признаков местах.