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

Так же, как и у Эндлера, гуппи у Резника тоже стали более яркими после того, как их переместили из водоема, кишевшего хищниками, в тот, где обитала только гетерандрия. Однако пути изменения их окраса были разными в двух популяциях. Эндлеровские стали более броскими, так как увеличилась доля всех цветов. А гуппи из команды Резника стали заметно более радужными, но размер их красных и черных пятен[60] не увеличился: фактически красные пятна стали меньше, возможно, чтобы дать место радужным оттенкам.

Почему разные способы эволюции становятся все нагляднее? Помимо присутствия рядом хищников на окрас гуппи влияет множество разных факторов. Наилучший окрас – либо для маскировки, либо для броскости – зависит от того, сколько света пробивается сквозь крону деревьев и насколько мутная вода.

Даже размер камней на дне русла ручья может сыграть свою роль. В своем тепличном эксперименте Эндлер менял размеры гальки – клал большие или маленькие – и обнаружил, что в присутствии хищников (а не в их отсутствие) размер пятна эволюционировал, сливаясь с окружающим фоном.

Как вариант разный окрас может не иметь ничего общего с различиями в среде обитания, а может стать просто результатом исторической контингентности, то есть у двух популяций были разные эволюционные истории. Окрас у предковой популяции Резника гораздо более радужный, чем у предковой популяции Эндлера. Мы не знаем, почему так случилось, но мы точно знаем, что самки выбирают себе партнеров, исходя из их расцветки, и что у самок из разных популяций разные предпочтения. Может быть и так, что у самок из предковой популяции Резника непомерная тяга к радужно окрашенным самцам. И в отсутствие хищников данное предпочтение спровоцировало эволюцию окраса самцов в сторону более разноцветного.

Но это только догадки. Гипотеза ждет своего дальнейшего подтверждения. На данный момент мы можем сказать только[61] то, что перемещение рыбы в места с малым количеством хищников приводит к повышенной степени орнаментации окраса. Но предсказать, какую форму она примет, невозможно.

УЧЕНЫЕ ВОСПОЛЬЗОВАЛИСЬ экспериментами с гуппи, чтобы изучить предсказуемость эволюции одного дополнительного признака. Энн Магурран, оксфордский эксперт в области поведения гуппи, поняла, какие возможности дают эксперименты с гуппи. Поведение гуппи подобно многим другим аспектам их биологии отличается в зависимости от того, в какой среде они обитают – с повышенным или пониженным процентом хищников. В их присутствии гуппи из мест с большим количеством хищников обычно держатся группами и стараются находиться на расстоянии от своих врагов.

И наоборот, гуппи, обитающие в водоемах с низким процентом хищников, утратили всякую бдительность: они гораздо меньше ищут защиты в стае и ближе подплывают к своим врагам. Станут ли гуппи из экспериментальных популяций, перемещенные всего несколько лет назад из водоема, полного хищников, в водоем с малым их количеством, вести себя так же осторожно, как гуппи из их родного водоема? Или же у них разовьется более беспечное отношение к жизни?

Чтобы выяснить это, Магурран принесла рыбу в лабораторию[62] и начала разводить ее, выращивая потомство в отсутствие хищников. Затем она провела поведенческие эксперименты в аквариуме, поместив гуппи вместе с косяком рыб и реалистичной моделью хищника, чтобы посмотреть, как они будут реагировать.

Результаты лабораторных экспериментов были вполне недвусмысленными: у рыб наблюдалось бесшабашное поведение – все им было трын-трава. Оказавшись вместе с косяком рыб, они забыли о безопасности нахождения в стае, плавая повсюду в одиночку. А когда в аквариум опустили модель щуки-цихлиды, они подплыли совсем близко, чтобы посмотреть на нее. В экспериментальных внедрениях поведение гуппи, так же как жизненная история и окрас, эволюционирует быстро и предсказуемо.

Ширил О'Стин, олимпийская чемпионка по гребле, стала впоследствии эволюционным биологом[36] и пошла в этой работе дальше. Она стала наблюдать не за поведением гуппи, а за результатом их взаимодействия с хищниками. Развились ли у гуппи, обитавших рядом с ними, лучшие способности уходить от опасности, чем у гуппи, живущих спокойной жизнью в их отсутствие? Чтобы проверить это, она собрала гуппи из трех экспериментальных популяций. Две были в свое время помещены Эндлером и Резником в водоемы с низким процентом хищников, а третья была взята из того места, куда Резник добавил щук-цихлид. Для каждой из этих экспериментальных популяций О'Стин подобрала другую, чтобы использовать ее в качестве сравнения.

Для двух внедрений гуппи она использовала их родственные популяции, а для внедрения щуки-цихлиды воспользовалась соседней, в которой не было щуки.

Чтобы проверить свою гипотезу, О'Стин провела в лаборатории испытания на хищника, поместив гуппи из пары популяций в водоем с щукой-цихлидой. Как и предсказывала биолог, гуппи из водоемов, где не было щук, обладали гораздо меньшими навыками выживания, чем их более искушенные двойники: во всех трех случаях сравнения наивных гуппи съедали в два раз чаще, чем их более опытных сородичей. Последующие исследования указывали на то, что гуппи, живущие рядом с хищниками, не только более осмотрительны, но также лучше спасаются в случае нападения. Исследования подтвердили, что эти различия – результат предсказуемого эволюционного изменения.

СЕЙЧАС САМОЕ ВРЕМЯ обсудить этичность экспериментальных внедрений. Агрессивные виды во всем мире представляют собой заметную экономическую и экологическую проблему. Общий запрет на намеренные внедрения видов в местах, не являющихся их естественной средой обитания, даже с научными целями, многим ученым кажется здравым решением. На самом деле, именно Магурран и ее коллеги призвали ввести подобный мораторий на будущие внедрения гуппи.

В связи с перемещением рыб в другие места могут возникнуть некоторые потенциальные риски. Во-первых, такие внедрения нарушают природный порядок. Водоемы, где нет гуппи, это результат естественных процессов, и их обитатели адаптировались к жизни без них. Как показывает текущая работа Резника и других ученых, внедрение гуппи в водоем приводит к значительным изменениям экосистемы. В этом отношении можно рассматривать подобных внедренных гуппи, как еще один агрессивный вид, нарушающий природный порядок. И они ничем не отличаются от коричневой бойги, которая съела всех птиц с острова Гуам, или высасывающих воду тамарисков, которые меняют облик американского юго-запада.

Более того, влияние случаев внедрения гуппи не ограничивается водоемом, в который их выпускают.

Иногда гуппи можно остановить и не дать им продвинуться вверх по водопаду, но как только они доберутся до места над водопадом, их уже ничто не заставит упасть оттуда и спуститься вниз по течению. А добившись этого, внедренные особи могут одновременно занять ранее не заполненные другими водоемы и повлиять на природные популяции гуппи, внеся туда новый генетический материал.