Читать книгу "Эволюция. От Дарвина до современных теорий - Элисон Джордж"

Хэйрстон понял, что причиной данного явления послужила быстрая эволюция водорослей, в процессе которой происходили поочередное распределение ресурсов в защиту и размножение. То есть создавалось больше пищи для коловраток. Численность коловраток периодически увеличивалась с «правильной» скоростью, сдерживая тем самым быстрое размножение водорослей. Когда же команда повторила те же эксперименты с генетически идентичными клетками водорослей для замедления эволюции, они увидели классические циклы.

Позже Хэйрстон обнаружил, что теоретические биологи уже предсказывали то, что быстрая эволюция может создавать подобные закономерности. Единственное, что так и осталось неясным, – это то, как часто подобное явление происходит в дикой природе.

Одним из мест, где может образоваться данный цикл, является гавайский остров Кауаи, на котором не так давно затихли все сверчки. В 1990-х годах на остров прибыла муха-паразит, которая выслеживала самцов сверчков в брачный период и откладывала в них яйца. Затем личинки мухи заживо поедали сверчков, что привело к резкому сокращению популяции.

В 2003 году на острове еще было тихо. Именно поэтому Марлин Зук из Миннесотского университета была так удивлена, обнаружив множество живых сверчков.

Оказалось, что почти у всей популяции отметилась мутация, которая изменила крылья самцов и сделала так, что при трении лапок не издается никаких звуков. Популяция выжила, поскольку несколько самцов все еще могло стрекотать. «Немые» самцы собирались вкруг стрекочущих самцов и перехватывали потенциальных партнеров для спаривания.

Но Зук заинтересовал вопрос: что же будет дальше? В настоящее время сверчки приближаются к эволюционному тупику. «Не думаю, что "немая" популяция сможет выжить», – считает ученый. Вместо этого, по мнению Зук, мы станем свидетелями цикла «хищник-жертва», обусловленного быстрой эволюцией – той же самой, которую в свое время отмечал Хэйрстон. По мере увеличения популяции «немых» самцов количество паразитов будет снижаться, что приведет к восстановлению численности стрекочущих самцов. А это, в свою очередь, приведет к восстановлению популяции паразитов и т. д.

Смена направления

Сама идея эволюционной гонки, при которой виды должны постоянно эволюционировать для поддерживания жизни, довольно стара. Этот процесс называется «гипотезой Красной Королевы». Однако новое здесь то, что эволюция такого рода способна не только происходить быстрее, чем принято, но и сами участники могут менять свое направление.

Сложите все это воедино, и вы получите новую картину эволюции, которая в корне отличается от общепринятых представлений. По словам Киннисона, популярный взгляд на эволюцию перевернут с ног на голову. Почему-то люди верят в то, что эволюционные изменения незаметны в ближайшем будущем, однако сильно влияют на будущее через миллионы лет. На самом деле все совсем наоборот. Оказывается, что организмы стремительно эволюционируют в ответ на любые изменения среды обитания, но по прошествии длительного времени большинство эволюционных изменений друг друга нейтрализует. Таким образом, чем дольше изучаемый период, тем медленнее происходит эволюция.

Быстрая эволюция у людей

Члены племени Форе из Папуа – Новой Гвинеи считали, что когда кто-то умирает, их близкие должны съесть тело умершего. Дочери ели мозг умершего и иногда кормили грудью своих детей. Эта традиция привела к распространению дегенеративного заболевания мозга, называемого куру. Куру, как и болезнь Крейтцфельдта – Якоба, вызывается патологическим белком приона, который накапливается в мозге.

В некоторых поселениях от куру умерли почти все молодые женщины. Однако некоторые не заразились. Они были потомками человека, рожденного около 200 лет назад и имевшего необычную мутацию в прионном белке. Эта мутация мешала развитию патогенной формы приона. По мере увеличения заболеваемости куру, мутация также стала стремительно распространяться. В настоящее время половина женского населения из наиболее пострадавших от куру областей имеет уникальную мутацию, которая не зафиксирована ни в одном уголке мира. Если бы в 1950-х годах не отказались от традиции ритуального каннибализма, то болезнь еще сильнее распространилась бы внутри племени.

Появление резистентности к куру является одним из ярчайших примеров сверхбыстрой эволюции человека. Но это далеко не единственный пример. Около 3000 лет назад предки тибетцев отделились от популяции, породившей китайскую этническую группу Хань. Как только тибетцы стали жить на возвышенностях, их популяция начала адаптироваться. Несмотря на то что ряд адаптаций стал результатом жизни в горах (что-то вроде высокогорных тренировок у спортсменов), какая-то часть из них передавалась на генетическом уровне.

Например, один из вариантов гена, контролирующего выработку эритроцитов, встречается у 78 % тибетцев, но лишь у 9 % ханьцев. По мнению авторов данного исследования, процесс отбора идет в самом разгаре.

Дополнительные данные были получены из исследования тибетских женщин, живущих на высоте свыше 4000 метров. У женщин с высоким уровнем кислорода в крови выживало в среднем по 3,6 ребенка, а у женщин с низким уровнем – всего по 1,6 ввиду высокой детской смертности. Это говорит о том, что аллель, отвечающая за высокий уровень кислорода в крови, активно передается потомкам и становится все более распространенной.

Как образуются новые виды

До недавнего времени мы считали, что знаем все об образовании видов. Мы считали, что данный процесс почти всегда начинается с полной изоляции популяции. Очень часто это происходит после того, как популяция пересекала некую серьезную «генетическую преграду». Вроде той, когда беременная женщина оказывается забытой на необитаемом острове, а ее потомки затем спариваются друг с другом.

Главный плюс этой модели «эффекта основателя» заключается в том, что ее можно проверить в лабораторных условиях. Но на деле оказалось, что идеальная картинка не складывается. Несмотря на все усилия эволюционных биологов, никто не смог даже приблизиться к созданию нового вида из популяции основателей. Более того, насколько нам известно, ни один новый вид так и не был образован в случаях, когда люди высаживали определенное количество особей на новую территорию.

В наши дни акцент исследований несколько сместился. Биологи до сих пор верят в то, что большая часть видообразования является аллопатрической (результатом географической изоляции). Но их идеи отошли от воли случая и небольших популяций. Теперь биологи рассматривают все необычные способы, которые смогли бы повлиять на быстрое изменение видов.

Основные рассматриваемые факторы – это экологический отбор (новые виды образуются в результате адаптации к изменяющимся условиям окружающей среды) и половой отбор (изменение половых признаков и предпочтений таких признаков приводит к дивергенции (разбросу) в популяциях). Все важные вопросы так или иначе связаны с относительной значимостью двух движущих сил эволюции.

Одной из ярких иллюстраций экологического отбора является параллельное видообразование, когда, по сути, одни и те же виды в ответ на схожую среду обитания возникают независимо и в разных местах. Пример того – рыба колюшка в канадских озерах. Несколько озер заселены двумя разными видами колюшек. Первый вид – придонный, а второй питается планктоном. Анализ митохондриальной ДНК (мтДНК) показал, что колюшки, живущие в одном озере, теснее связаны друг с другом, чем с сородичами из других озер. Иначе говоря, они могли возникнуть в результате параллельного видообразования.