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

Два года спустя Эндлер вернулся, поймал гуппи в протоке и сделал стандартные измерения. И точно так же, как в теплице, естественный отбор продемонстрировал свою эволюционную магию: за несколько коротких поколений у популяции гуппи развилось большее количество пятен, которые также были крупнее по размеру. Таким образом, популяция трансформировалась из типичной, живущей в окружении хищников, в обычную для тех мест, где обитает одна только гетерандрия.

Эндлер продемонстрировал, что процесс эволюции гуппи предсказуем. И мы не только можем понять, почему отдельные особи яркого окраса, а другие нет, но еще если мы воссоздадим избирательные условия – в лаборатории или в поле, – они будут эволюционировать в точности так, как ожидалось.

Но пример с гуппи имел для эволюционных биологов и более широкий смысл: когда естественный отбор силен, эволюция может идти стремительно. И в заключение: экспериментальный метод – электростанция современной науки – может быть использован для изучения эволюции не только в контролируемых искусственных условиях лаборатории, но также в беспорядочном неконтролируемом и непокорном природном мире.

РАБОТА ЭНДЛЕРА существенно повлияла на меня в тот период, когда я только начинал заниматься исследованиями. На втором курсе колледжа я посещал факультатив, на котором мы читали его монографию, посвященную тому, как возникают новые виды. Книга открыла мне глаза на взаимосвязь теории и практических данных: как наблюдения за природным миром приводят к развитию теоретических идей, которые, в свою очередь, проверяются путем сбора новых данных.

Но еще больше на меня повлияла лекция, которую он прочитал на одном из еженедельных факультетских семинаров. К тому времени я стал фанатом биологии и постоянно крутился рядом со студентами магистратуры, собирая жемчужины мудрости и стараясь никому не помешать. Подобно любым студентам магистратуры, тогдашним и теперешним, эта группа была компанией искушенных экспертов, всегда готовых заметить непроверенные опытным путем утверждения и явные ошибки в статье или презентации. Но не в этот раз. Эндлер читал лекцию по теме своей экспериментальной работы, и я очень отчетливо помню, даже через тридцать пять лет, что, когда он выходил из аудитории, ему вслед неслись несдержанные комментарии магистрантов. Слова одного из них до сих пор живы в моей памяти: «Кто бы мог представить, что эволюционная биология станет экспериментальной наукой?» Тогда я еще не мог этого знать, но спустя каких-то пять лет те слова и открытие, на которое они указывали, сыграют важную роль в моей собственной карьере.

Студенты магистратуры и я были не единственными, кого потрясла лекция Эндлера. Несколько лет назад, еще до того, как его работа была опубликована, Эндлер делал презентацию по теме экспериментов с гуппи в Академии естественных наук в Филадельфии.

В аудитории в тот день присутствовал Дэвид Резник[59], четверокурсник университета Пенсильвании.

Как и Эндлер, Резник был рьяным натуралистом, в особенности помешанным на рептилиях[35]. Во время летней практики в период учебы в колледже на юго-западе Америки он нашел ящериц, которые живут на потоках лавы и заметно отличаются от своих светлокожих родственников, обитающих среди песков соседней пустыни особым черным окрасом. Так как лава образовалась в результате извержения вулкана, случившегося всего несколько тысяч лет назад, то, вероятней всего, этот темный пигмент развился у популяций в недавнем прошлом. Данное наблюдение убедило Резника в том, что эволюция может идти очень быстро, так как популяции адаптируются к новым условиям.

Переключившись на рыб, так как с ними во многих отношениях практичнее работать, чем с ящерицами, Резник решил сделать темой своей дипломной работы эволюцию жизненной истории. Термин «жизненная история» относится ко всем факторам, которые влияют на репродуктивную успешность особи: как долго она живет, как быстро созревает, какое количество потомства производит в течение одного периода размножения и так далее («демография» – более старый термин с тем же значением).

Во многих теоретических работах прогнозировалось, что жизненная история должна варьироваться в зависимости от разных условий. Так, к примеру, когда процент хищников высок, особи будут жить быстро и погибать молодыми. А учитывая, что они не доживут до зрелого возраста, они должны быстро созревать, вкладывая всю свою энергию в максимально раннее и частое производство потомства, и не тратить силы на увеличение размера своего тела. Более того, из-за угрозы нападения хищников особи должны увеличивать свои шансы, производя большее количество потомства маленького размера, а не меньшее их количество, но более крупного размера.

С другой стороны, когда процент хищников низок, и средняя продолжительность жизни длиннее, особи могут позволить себе роскошь вложить всю энергию в рост, откладывая время размножения на более поздний срок, когда благодаря своему более крупному размеру они смогут производить намного больше потомства.

Более того, так как у потомства есть хороший шанс выжить, родители должны много вкладывать в каждого из них, нацеливая их на конкуренцию с другими особями.

Теории относительно эволюции жизненной истории проверялись экспериментальным путем в лаборатории на плодовых мушках и других организмах, но они никогда не подвергались изучению с помощью экспериментов в дикой природе. Так же, как и в случае с Эндлером, понимание Резником теории предполагало, что эволюция должна проходить стремительно, если силен естественный отбор: его собственные наблюдения за дивергентными популяциями, находящимися в новом в геологическом аспекте окружении, обеспечили доказательства.

Чтобы проверить идею о том, что жизненная история будет развиваться быстро и адаптивно, Резник начал изучать популяции гамбузии – внешне непримечательного родственника гуппи – в болотистой местности Кейп-Мей в штате Нью-Джерси. Но данная работа не оправдала его ожиданий. На рыбу сильно влияло время года – загвоздка, которая осложняла исследователю процесс сравнения популяций, живущих вместе или отдельно от хищников. К тому же ему предстояла длинная дорога из Филадельфии и обратно, и добавьте сюда печально известные виды и запахи Нью-Джерси. Совсем не так представлял себе полевые исследования Резник. Тропики – вот то место, куда он действительно хотел попасть.