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

Все изменилось за последнее десятилетие. В 2007 году в одном из авторитетных научных изданий среди прочих экологических экспериментов по изучению процесса эволюции был особо упомянут эксперимент с парковой травой.

В популярных статьях его ставят в один ряд с исследованием Резника, посвященным гуппи. В настоящее время молекулярные биологи изучают популяции душистого колоска с экспериментальных участков опытной станции, чтобы узнать, происходят ли повторно те же самые генетические изменения, по мере того как трава адаптируется к новому составу почвы. Минуло уже четыре десятка лет, но работа, которая до сих пор продолжается в Ротамстеде, уже пополнила увеличивающийся пантеон полевых эволюционных экспериментов.

И ПУСТЬ УЧЕНЫМ ПОНАДОБИЛОСЬ НЕМАЛО ВРЕМЕНИ, чтобы осознать всю значимость работы Снейдона, этого нельзя сказать об исследованиях Эндлера и Резника. Их работа ясно продемонстрировала, что процесс эволюции можно изучать экспериментальным путем в условиях природы. Когда дело касается научных исследований, то зачастую бывает так: появляется новый метод, и сразу же начинается «золотая лихорадка». Толпа ученых тут же спешит воспользоваться данным подходом, используя его применительно к самым разным животрепещущим проблемам отрасли. Эксперименты с гуппи были новаторскими и не остались незамеченными. И тут же появились последователи… правда, очень мало. Наше исследование анолисов, начавшееся, как и у Снейдона, с экологического эксперимента, но затем приведшее к началу совершенно новых экспериментов, было одним из очень немногих полевых эволюционных испытаний, осуществленных в самом конце прошлого века. Но лишь спустя двадцать с лишним лет после появления оригинального исследования Эндлера и три десятилетия после появления исследования Снейдона экспериментальная эволюция наконец-то обрела форму отдельного направления.

Некоторые ученые пошли по стопам Снейдона, проводя другие долгосрочные экологические полевые эксперименты под «микроскопом» эволюции. Самое заметное исследование^81 было осуществлено на территории другого старого поместья, Силвуд Парк, всего в сорока милях к юго-западу от Ротамстеда. Там эколог Мик Кроули на протяжении двадцати с лишним лет защищал от кроликов маленькие участки пастбища.

Отсутствие набегов кроликов на участки произвело ощутимый эффект. Все, что экспериментатору нужно было делать, это следить за происходящим по обеим сторонам забора, отделяющего пространство от контрольного участка, где паслись кролики. Вне ограждения растения были очень низкими, напоминая хорошо ухоженное поле. Цветов было мало, как и семян, которые они сбрасывали. Процесс размножения осуществлялся спорами: растение выпускает отросток, который, прорастая, образует другое растение. Внутри ограждения был другой мир, который выглядел заброшенным. Растения росли свободно, густой стеной. Там было изобилие цветов: семена породили новое поколение растений. Шли годы, а участки, где хозяйничали кролики, сохраняли свой аккуратно подстриженный вид, в то время как огороженные участки становились все более запущенными. Спустя пять лет трава, которая росла группами на кочках, начала забивать остальные растения. В конечном итоге кусты забили часть свободных от кроликов участков. А со временем большинство этих участков превратилось в мини-леса.

Но так же, как и в случае с опытной станцией в Ротамстеде до появления там Снейдона, никто не задался вопросом, что здесь может происходить процесс эволюции, и растения внутри огороженного пространства начали адаптироваться к своим изменившимся окружающим условиям. Затем к эксперименту подключился Марк Джонсон, канадский эволюционный эколог, работающий в настоящее время преподавателем в университете Торонто. Раз в несколько лет исследователи в поместье Силвуд Парк начинали новые эксперименты, не прекращая при этом старых.

В итоге там появился ряд участков, куда кроликов не пускали в течение разного времени. Джонсон запер калитки этих участков и дал двойной прогноз: растения не только адаптируются к отсутствию грызунов, но степень их адаптации будет увеличиваться пропорционально количеству прошедших в отсутствие кроликов лет. Один из студентов Джонсона, Нэш Терли, взял на себя основную часть работы на первой стадии проекта. Терли обратил внимание на обычный щавель, растение с удлиненными листьями и броскими красными цветками. Его ценят за терпкий вкус, который он придает салатам. Терли высчитал, насколько быстро растения вырастают в теплице, и обнаружил очень заметную тенденцию: чем дольше участок был свободен от набегов кроликов, тем медленнее там росли растения. За четверть века в отсутствие этих животных скорость роста растений стала на тридцать процентов меньше.

Успех данного исследования заставил Джонсона и Терли при участии еще одной яркой студентки, Терезы Дидиано, изучить другие виды растений. Три из четырех видов – все травы – продемонстрировали признаки адаптации. Так, со временем количество листьев у овсяницы красной уменьшилось. Однако несмотря на то, что три вида травы адаптировались к отсутствию на участке кроликов, они сделали это по-разному, задействовав разные свойства. А звездчатка ланцетовидная не обнаружила никаких заметных тенденций ни в одном из своих свойств применительно к возрасту огороженного участка.

То, как вы воспринимаете результаты данных исследований, зависит от того, к какому типу личности вы относитесь: либо для вас стакан наполовину пуст, либо наполовину полон. В экспериментах, проведенных в Силвуд Парк, популяции растений одного вида в основном развиваются предсказуемым образом: чем дольше период их свободы от кроликов, тем больше они адаптируются к такому образу жизни. Но если сравнить с другими видами растений, то способ выживания не был очевидным: разные виды эволюционировали по-разному в ответ на одинаковые условия обитания.

_____________

ПРИМЕРНО В ТО ЖЕ САМОЕ ВРЕМЯ, когда Джонсон со своими помощниками занимался усовершенствованием экологических экспериментов, эволюционные биологи наконец-то начали массово проводить полевые исследования, явно нацеленные на изучение процесса эволюции. Эти исследования разнообразны и увлекательны. Например, Марк Джонсон[69] и его коллеги из Корнеллского университета выращивали примулу вечернюю на участках, которые обрабатывались инсектицидами против травоядных насекомых. И за три года восемь популяций примул эволюционировали похожим образом: они зацветали раньше и отдавали меньше защитных веществ своим семенам по сравнению с примулами, росшими на участках с насекомыми.

Целью других исследований было изучить[70], как черви адаптируются к жизни в огороженных участках с теплой почвой (симуляция климатических изменений) или насколько быстро у насекомых разовьется маскировка, если их поместить на маленькие участки с разными типами растительности. Другие исследования находятся в настоящее время в процессе разработки.

Однако именно следующий этап – полевые эволюционные эксперименты на стероидах – особенно увлекателен. Никаких вам больше шныряющих ящериц на маленьких необитаемых островах или сельскохозяйственных полей. Сегодняшние экспериментальные эволюционисты мыслят масштабнее.