Читать книгу "Дарвин на отдыхе. Размышляем над теорией эволюции - Жан-Батист де Панафье"

Сегодня считается, что этот общий предок был близок к бурой овсянке, небольшой птице отряда воробьиных, обитающей в Южной Америке. Несколько особей его занесло ветром на Галапагосские острова примерно два миллиона лет назад. Нам известны тринадцать видов вьюрков, различающихся размерами, оперением, величиной клюва и рационом. Родственные связи между видами были установлены как благодаря изучению их строения, так и с помощью анализа ДНК. В течение тридцати лет Питер и Розмари Грант проводили исследования на одном из островов этого архипелага, и им удалось показать, с какой скоростью среда влияет на размер клюва птиц. После засухи, резко сократившей островную флору, остались только самые стойки растения с крупными зернами. Почти 85 % вьюрков умерли от голода. У выжившей части популяции размер клюва в среднем оказался заметно больше, чем у изначальной популяции в целом. Другими словами, естественный отбор сыграл определяющую роль в исчезновении тех особей, клюв которых оказался слишком мал для пропитания. На размер клюва влияет ген, связанный со строением челюстей, и его активность может различаться в процессе развития особи. Если ген начинает действовать чуть раньше, клюв оказывается крупнее. Простая хронологическая задержка может сыграть большую роль в выживании особи при изменении условий жизни. История адаптивной радиации вьюрков Дарвина сегодня хорошо известна ученым.

Быстрая диверсификация видов была отмечена и в других экосистемах, например на крупных африканских озерах. Каждое озеро после своего возникновения было заселено тилапией – рыбой из семейства цихловых. В озере Виктория менее чем за 15 тысяч лет от одного вида произошло более 500 разных видов! Другим хорошо изученным примером являются карибские ящерицы рода анолисов. Нам известны 400 видов этих ящериц, из них 150 обитают на Карибских островах. Эти ящерицы, близкие родственники игуан, насекомоядны, иногда плодоядны.

Ящерица анолис

Изучение ящериц анолис показало, что все эти островные виды произошли от двух континентальных, попавших на острова несколько десятков миллионов лет назад. Пересекая разделяющие сушу проливы, ящерицы давали рождение новым видам, отличающимся своими размерами в зависимости от того, насколько влажной и солнечной оказывалась среда обитания, что определялось плотностью лесов. Таким образом, они занимали различные экологические ниши, что позволило им плотнее осваивать среду обитания, уменьшая соревнование между видами.

Черная королева и Придворный шут

В книге «Алиса в Зазеркалье», продолжении «Алисы в Стране чудес», Льюис Кэрролл устами Черной Королевы предупреждает героиню: «Здесь, знаешь ли, приходится бежать со всех ног, чтобы только остаться на том же месте»[10], потому что пейзаж вокруг героев стремительно меняется.

Для биологов этот эпизод стал метафорой некоторых форм коэволюции, то есть эволюции нескольких связанных между собой видов, например жертвы и хищника или паразита и его хозяина. В этих парах эволюция жертвы приводит к появлению более совершенной защиты, но параллельно паразит или хищник развивают всегда еще более совершенный ответ. Подобно Алисе с Королевой, эти виды должны постоянно эволюционировать в ответ на эволюцию своих «партнеров». В военной среде есть эквивалентное выражение «гонка вооружений», когда страны начинают тратить всё больше средств на свою армию.

По мнению некоторых ученых, физические условия среды (климат, вулканическая активность, изменение уровня мирового океана) играют в эволюции видов более заметную роль, чем описанное выше явление. Эти ученые обращают внимание на события, приводившие к массовому вымиранию видов, вслед за которым наступала эпоха резкой диверсификации. Эта гипотеза получила название «гипотеза Придворного Шута» из-за непредсказуемости таких событий. По мнению некоторых палеонтологов, две эти гипотезы дополняют друг друга, но первая действует в отношении видов, а вторая – в отношении крупных биологических групп – родов или семейств.

И правда, кажется, что эволюция влияет по-разному на разных биологических уровнях – ген, особь или группа видов. Даже если не принимать в расчет конкуренцию за ресурсы, механизмы эволюции могут оказаться различными у двух видов или у двух близкородственных особей. Так, можно обратить внимание на различия между самцами и самками внутри одного вида. Естественный отбор поощряет появление потомства у одних особей в ущерб другим, и мы наблюдаем за этим по отношениям между полами. У большинства видов животных самцы производят больше сперматозоидов, чем самки – яйцеклеток. Самцы, способные оплодотворить много яйцеклеток, оказываются в выигрыше по сравнению с теми, кто оплодотворяет меньше. Но, с точки зрения самок, конкуренция происходит скорее на уровне качества получившихся яиц, и, соответственно, ключевым становится момент выбора самца. Таким образом, стратегии самцов и самок оказываются противоположными. Здесь мы видим реализацию идеи коэволюции, но уже внутри одного вида!

Нам представляется очевидным, что для рождения потомства необходимы двое родителей – самец и самка. Однако глубинные причины возникновения двух полов остаются туманными, потому что это предельно сложный механизм, как на клеточном, так и на поведенческом уровне. Для животного мира цена полового способа размножения чудовищно высока! По мнению некоторых биологов, эта сложность компенсируется генетическим разнообразием, порождаемым половыми различиями, необходимым для эффективного противодействия паразитам, которые, кстати, составляют почти половину всех существующих видов животных на Земле. Снова Черная Королева в действии!

Молекулярная эволюция

Гены, возможно, позволили нам добраться до самых корней эволюции, поэтому эволюционисты стали утверждать, что подлинным объектом их работы должен стать ген, а не особь.

Эту точку зрения продвигал английский биолог Ричард Докинз (род. в 1941) в книге «Эгоистичный ген», опубликованной в 1976 году: «Мы всего лишь машины для выживания, самоходные транспортные средства, слепо запрограммированные на сохранение эгоистичных молекул, известных под названием генов». Другими словами, живые существа – это инструменты, разработанные генами для наилучшего воспроизведения. Предлог «для» не должен наводить на мысли о существовании у генов своей «воли»: просто естественный отбор поощряет те гены, которые обладают наиболее эффективным механизмом своего распространения в мире. Поэтому задача состоит не в том, чтобы узнать, какие особи выживают и размножаются, а в том, чтобы понять, какие гены передаются от поколения к поколению.

Этот упрощающий, редукционистский подход встретил много критиков, упиравших на тот факт, что отбор происходит на уровне особей, а не на уровне генов. А особь – это продукт целого генома, в котором каждый ген подвержен влиянию другого в своеобразном внутримолекулярном соревновании. Однако такой подход к изучению эволюции дал интересные результаты, в частности в области «родственного отбора». Трудно было понять, что заставляет муравьев заботиться о своей царице или о муравейнике, если у них нет ни малейших надежд передать свои гены потомству, поскольку размножается только одна особь – царица.