Читать книгу "Дарвин в городе: как эволюция продолжается в городских джунглях - Менно Схилтхёйзен"

Именно поэтому борцы за охрану природы пытаются добиться создания экологических коридоров для связи животных, оказавшихся под угрозой исчезновения. Многие виды попросту не выдерживают жизни в разделенной на части городской среде. Но пока они держатся на плаву, из-за хаотичности дрейфа и инбридинга каждая изолированная популяция получает собственный набор генов. Именно так исследователи узнают о генетической фрагментации в геномах рыжих рысей, ожереловых попугаев, белоногих хомячков и других видов, чьи генофонды больше не смешиваются.

Но не все виды с изолированными генофондами со временем вымирают, заявляет Манши-Саут. «Есть и другие виды, на которые мы не обращаем внимания – они просто есть, и все. Они меня и интересуют». К таким и относятся белоногие хомячки. Несмотря на то что профиль генной экспрессии в каждом парке у них свой, нет никаких признаков того, что хомячки страдают от последствий кровосмешения и дрейфа генов – напротив, они живут и процветают. «Полагаю, если популяции вида достигли относительно высокой плотности в разных частях города, ничего плохого с этим видом не случится».

Манши-Саут утверждает, что популяции хомячков в разных парках обязаны разными генетическими профилями не только инбридингу и дрейфу генов, но и так называемой локальной адаптации. В каждом парке обитает своя изолированная группа белоногих хомячков. Поскольку из парка этим хомячкам никуда не деться, ничто не мешает им как следует приспособиться к существующим условиям.

Чтобы изучить этот занимательный вопрос подробнее, Манши-Саут и его студент Стивен Харрис взялись за новаторский генетический проект. Они наловили хомячков в нескольких парках Нью-Йорка и за пределами города. Нужно было изучить не несколько случайных маркеров в геноме, а целый ряд активных генов в органах грызунов. Увы, во имя городской науки пойманным хомячкам пришлось пожертвовать не только кончиком хвоста. Исследователи умертвили всех особей и вынули печень, головной мозг и половые железы, чтобы извлечь из них так называемую матричную РНК (мРНК) – ген копируется на нее перед тем, как клетка создает белок на основе генного кода. По извлеченным из организма мРНК можно понять, какие гены активно в нем используются, и определить точные последовательности их ДНК.

Из этого огромного количества генетической информации исследователи выбрали гены, которые различались между парками настолько сильно, что вряд ли это было обусловлено случайностью. В разных парках они, очевидно, эволюционировали в разных направлениях. Так, в Сентрал-парке у хомячков нашлись явные аномалии в гене AKR7. Этот ген отвечает за нейтрализацию афлатоксинов – ядовитых канцерогенных веществ. Плесень, которая их вырабатывает, растет на орехах и семенах. Почему-то хомячки в Сентрал-парке подвержены воздействию этих веществ больше всего – возможно, дело в выбрасываемой там еде. Также у белоногих обитателей Сентрал-парка интересно выглядит ген FADS1, участвующий в переработке богатых жирами продуктов, – еще один признак того, что эволюция помогает этим грызунам переваривать типичную для данного места пищу. У хомячков из других парков заметно отличались другие гены, в основном связанные с питанием или загрязнением окружающей среды. Некоторые выбранные гены имели отношение к иммунной системе. «Логично, – добавляет Манши-Саут. – В небольшой популяции болезни распространяются быстро».

Вернемся к рыжим рысям Голливуда. У одной части их разделенной магистралями популяции тоже развился особый иммунитет. В 2002–2005 годах среди рыжих рысей в городе Таузенд-Окс, которых отделяет от остальной популяции шоссе 101, вспыхнула эпидемия чесотки – тяжелой кожной болезни, вызываемой клещами-паразитами. Как показало исследование Службы национальных парков США, болезнь в основном поражала особей, чей организм был ослаблен крысиными ядами – их часто используют в быту и на предприятиях. Из-за того что рыси поедали отравленных грызунов, их иммунная система становилась слабее и не могла защитить организм от болезни. Если не вылечить чесотку вовремя, она может привести к гибели. Так и случилось: несколько лет в популяции действовал мощнейший естественный отбор, и годовая выживаемость снизилась до 20 %, хотя прежде составляла почти 80 %. Это подтолкнуло иммунную систему к такому стремительному развитию, что его признаки были заметны даже в генетических данных, собранных Лорел Сериес. Она обнаружила, что у рысей, пойманных до и после эпидемии чесотки, были совершенно разные наборы генов MHC и TLR[17]. Эти гены отвечают за производство белков, которые распознают болезнетворные организмы, включая и самих клещей, и бактерий, попадающих в поврежденную кожу. По всей видимости, эпидемию и вызванный ею эффект «бутылочного горлышка» пережили только рыси с подходящей комбинацией иммунных генов. Генетический состав этой части популяции изменился навсегда.

Да, не исключено, что чесотка поразила рысей к северу от шоссе 101 только потому, что их организмы и так были ослаблены дрейфом генов и кровосмешением. И все же именно небольшой размер позволил популяции быстро приспособиться к возникшим в ее ареале трудностям. Крупная популяция вряд ли бы с этим справилась, ей помешал бы приток неадаптированных генов со всех сторон. С белоногими хомячками та же история: чтобы приспособиться к среде в Сентрал-парке, популяция должна быть изолирована от сородичей из других парков. Тем временем у попугаев на севере и юге Парижа слегка отличается форма головы и крыльев. Может, дело в том, что эти птицы изначально были разными, а может, незаметные отличия в разных районах города привели к локальной адаптации популяций.

Теперь Манши-Саут видит, что фрагментация генофонда – не бич городских популяций, а их единственная возможность приспособиться к условиям своей среды, и хочет изучить этот вопрос во всех подробностях. «Это вообще очень интересно, – делится он. – Сейчас я планирую изучить сразу много популяций – не только городских, но и пригородных и сельских. Тогда можно будет понять, есть ли что-то общее в локальной адаптации популяций Нью-Йорка. А когда освоим технологическую часть исследования, сможем перейти и к другим городам. Мне кажется, это верный путь для изучения городской эволюции. Это нерешенный и очень важный вопрос».

11. Травим в парке голубей

В своей книге «Всего хорошего, и спасибо за рыбу!» (четвертая часть трилогии «Автостопом по галактике»[18]) Дуглас Адамс описывает сон Форда Префекта. Персонажу снится река, которую «загадили до такой степени, что в ней теперь самопроизвольно зарождались новые формы жизни» – да такие, что сразу высовывались из воды, требуя социального обеспечения и избирательных прав. Поскольку при жизни Адамс увлекался зоологией и боролся за охрану природы, думаю, он был бы очень впечатлен тем, как близок к реальности оказался его вымысел.

Сегодня многие страны потихоньку исправляются и запрещают чрезмерное использование и выброс загрязняющих веществ в густонаселенных местах. И все же там, где живут люди, полностью избежать загрязнения окружающей среды не удастся – с этим придется смириться. Наши занятия, многочисленные и разнообразные, предполагают постоянный выброс тех или иных веществ в повышенной концентрации. Да, на смену самым ядовитым химикатам приходят менее вредные аналоги – и даже их использование стараются регулировать по максимуму. Тем не менее, попав в городскую среду, дикие животные и растения все равно сталкиваются со всевозможными химическими веществами, нарушающими нормальную работу их организмов, в гораздо большей степени, чем их сородичи на природе.