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

Теплица была большая, шестьдесят футов в длину и двадцать пять футов в ширину, заставленная длинными столами и всякими ботаническими приспособлениями. Эндлер убрал оттуда все и приступил к работе. Он начал с того, что забетонировал пол и сделал в нем необходимые углубления, выполнив большую часть работы самостоятельно, чтобы создать приближенное к естественному место обитания гуппи с водоемами и протоками, каждое площадью по триста квадратных футов.

Всего он построил десять загонов, расположенных по три ряда и разделенных двумя проходами. Дно водоемов было выложено удивительно красочным аквариумным галечником. Неожиданно аляповатые для оранжереи в Нью-Джерси цвета были на самом деле неплохой имитацией тринидадских порогов. Растения и беспозвоночные, перенесенные из тех мест, образовали работающую экосистему. Водоросли, получавшие достаточное количество тепла и света, пышно разрастались, создавая основу для функционирования пищевой сети.

Чтобы заселить водоемы, Эндлер смешал гуппи из одиннадцати разных протоков, позволив им перемешаться и размножаться на протяжении нескольких поколений. В каждом загоне разместилось по двести особей. Так как рыбы были перемешаны стихийным образом, то популяции изначально мало отличались по степени своего декора.

Целью эксперимента было проверить предсказуемость эволюции окраса гуппи в связи с присутствием или отсутствием рядом хищников. Спустя четыре недели после того, как гуппи были помещены в водоемы, Эндлер добавил некоторых хищных рыб. В четыре водоема отправилась крайне хищная рыба щу-ка-цихлида, обтекаемой формы торпеда с зубами, питающаяся гуппи. В четыре других попала гораздо менее грозная гетерандрия, которая лишь иногда поедает молодняк гуппи. А еще два остались вообще без хищников. Эндлер предсказывал, что если различия, наблюдаемые у рыб в тринидадских реках, были результатом наличия там хищников, то тогда его популяции со временем будут различаться по окрасу: те, что обитают рядом с щукой-цихлидой, станут более блеклого цвета, а те, кому не грозит подобная опасность, будут становиться ярче, повинуясь инстинкту размножения.

Бултых! В игру вступили хищники, и это было последним вмешательством Эндлера в эксперимент. Если не считать ежедневного кормления и отслеживания химического состава воды, гуппи и их хищники были предоставлены сами себе. Гуппи известны своим очень быстрым жизненным циклом, они способны размножаться уже в возрасте менее двух месяцев. Сколько поколений должно смениться, чтобы появились эволюционные изменения? Эндлер вернулся к своим полевым исследованиям в Тринидаде и позволил природе идти своим чередом.

Спустя пять месяцев после того, как в водоемы были помещены хищники, Эндлер решил посмотреть, что же там происходит. Он выловил и сфотографировал каждую рыбку из всех водоемов, пересчитал и измерил пятна, обратил внимание на окрас. Затем рыба была выпущена обратно в воду, чтобы продолжать там эволюционировать. Пять месяцев это максимум пара поколений гуппи и, конечно же, слишком короткий период для возникновения эволюционных изменений.

Но нет! Популяции уже начали различаться. Гуппи, жившие рядом с опасным хищником – щукой, демонстрировали десятипроцентное уменьшение количества пятен. А у тех, кто не был окружен хищниками или соседствовал с безобидной гетерандрией, количество пятен увеличилось почти ровно на столько же.

Когда девять месяцев спустя Эндлер в очередной раз проводил свою перепись, популяции продолжали эволюционировать в противоположных направлениях, и их различия стали еще заметнее: у гуппи, обитавших в водоемах с гетерандрией или без хищников теперь было более чем на сорок процентов больше пятен, чем у рыб, живущих рядом со щуками.

Щука-цихлида

Как и в случае с популяциями гуппи из Тринидада, обитавшими с разными хищниками, различие в количестве пятен было, в первую очередь, связано с числом голубых и радужных пятен. И точно так же размер пятен был почти на пятьдесят процентов больше у самцов, соседствовавших с гетерандрией, чем у тех, кто жил со щуками, что в очередной раз повторило ситуацию в дикой природе.

В действительности схожесть между обитателями тепличных водоемов и их природными двойниками была невероятно высока: всего за два года экспериментальные популяции очень заметно конвергировали с гуппи, жившими в аналогичном окружении с хищниками в дикой природе.

Но какими бы впечатляющими ни были эти результаты, это все равно были результаты лабораторного (или, по крайней мере, тепличного) эксперимента со всеми условностями. А это подразумевает, что рыбу кормили ежедневно. Если не считать гуппи и хищников, все остальные члены тринидадской экосистемы – птицы, другие виды рыбы, раки – отсутствовали; там никогда не было дождя. Но, все равно, результаты данного эксперимента следовало считать впечатляющей демонстрацией стремительной эволюции животного крупнее мухи или микроба. Однако в данном случае следует сделать поправку с учетом того, что эти результаты – продукт лабораторных условий, не применимый к природному миру.

Эндлер учитывал эти поправки. И даже когда он заливал бетон и сооружал водопады, он продолжал наблюдать за девственно чистым водоемом в верхних пределах тринидадской реки Арипо. В водоеме прямо над водопадом обитала гетерандрия, но, похоже, отсутствовали гуппи. На протяжении двух лет он регулярно возвращался сюда, старательно выискивая следы их присутствия, но не нашел. И, наконец, убедившись, что в водоеме нет гуппи, в июле 1976 года он приступил ко второй части своего проекта.

А неподалеку, на других притоках Арипо Эндлер обнаружил два ручья с гуппи, отличающихся по составу хищных рыб. В одном была только гетерандрия, а другой был битком набит питающимися гуппи хищными рыбами, включая щуку-цихлиду. И так же, как и повсюду на острове, гуппи в этих двух ручьях отличались друг от друга: в водоеме с одной лишь гетерандрией они были ярче и с большим количеством пятен, которые также были крупнее. Эксперимент Эндлера был прост. Он взял двести гуппи из протока, полного хищных рыб, и поместил блеклых, с маленькими пятнами рыб над водопадом в тот нетронутый водоем, где отсутствовали гуппи и была только гетерандрия.

Его предположение, рожденное на основе наблюдений за естественными популяциями, заключалось в том, что эволюционировав, рыбы станут похожи на ярких гуппи в соседнем протоке с одной лишь гетерандрией.

Сам факт того, что Эндлер осуществил этот эксперимент, является свидетельством его дальновидности, учитывая тогдашнее состояние данной научной отрасли. То, что гуппи в Тринидаде отличаются по окрасу в разных средах обитания, вовсе не означает, что данные различия развивались быстро. И хотя уже сгущались тучи грядущей революции, в то время все равно главенствовала идея о том, что эволюция, как правило, продвигается довольно медленно. Но Эндлер не поддался этой догме. Его хорошая осведомленность в области теории давала ему основания полагать, что эволюция способна двигаться достаточно быстрыми темпами в случае довольно сильного естественного отбора. И в этом его убедили примеры с пяденицей березовой и резистентными вредителями и микробами. Никто еще никогда не занимался экспериментальным исследованием эволюции в данной области, но у Эндлера хватило смелости предположить, что эксперимент может сработать.