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

Часть третья

Эволюция под микроскопом

Глава девятая

Повторное прокручивание пленки

Культовые места изучения процесса эволюции. Галапагосские острова. Ущелье Олдувай. Австралия. Мадагаскар. А Ист-Лансинг, штат Мичиган?

Как ни странно, одно из самых важных исследований процесса эволюции, что проводились за последние десятилетия, было сделано на основе изучения эволюционного изменения, случившегося в самом центре штата Великих озер.

Кабинет 6140 факультета медико-биологических и естественных наук университета штата Мичиган выглядит как обычная биологическая лаборатория. Два высоких, с черным покрытием стола и полки, идущие по центру лаборатории, образуют три прохода. Сбоку от столов находятся рабочие места, где сидят исследователи, окруженные различным лабораторным инструментарием: бутылки с химическими реактивами на полках, ряды чашек Петри, а еще детали компьютерной и электронной оснастки. Стены увешаны обычным набором открыток, скучноватыми научными карикатурами и фотографиями животных и знаменитых ученых. Какой-то непонятный кусок коры свисает с полки, удерживаемый в горизонтальном положении двумя согнутыми скрепками. Детские игрушки и другие безделушки торчат из разных углов и над компьютерными мониторами. Вдоль одной стены стоит стильный холодильник со стеклянной дверцей, забитый химическими препаратами, и еще несколько крупных аппаратов.

Противоположная стена состоит из больших окон, что тянутся до потолка и выходят во двор кампуса.

Во многих лабораториях есть свои характерные особенности, и эта не исключение. На нескольких окнах наклеены голубые листочки – по одному на каждое стекло – с написанными на них крупным шрифтом цифрами – 000 £6.

По крайней мере, так это выглядит, когда смотришь на надпись снаружи. А если находишься на улице, шестью этажами ниже, то цепочка цифр, прочитанная в зеркальном отражении, выглядит вполне вразумительно. Но мы вернемся к этому позднее.

В лаборатории толпятся ученые, преимущественно молодые, одетые буднично, в джинсы и футболку. Но один молодой человек выделяется среди них своим ярким облачением разных оттенков голубого – на нем нечто среднее между заляпанным лабораторным халатом и мантией волшебника. Мы еще вернемся к нему, но тоже чуть позже.

Центр средоточия лаборатории – ее суть и смысл – массивное оборудование, стоящее у двери. Размером и внешним видом оно напоминает горизонтальные морозильные камеры, стоящие на заправочных станциях, в которых держат мороженое, воду и прочее. Они, конечно, выглядят явно современнее и технически более продвинуто, но все равно не было бы ничего удивительного, если бы вы нашли там упаковку мороженого.

И, наконец, момент, которого я ждал, – мой проводник открыл крышку морозильника, позволив мне заглянуть внутрь. Я наклонился, и мое лицо обдало теплым воздухом. Определенно никакого шоколадного мороженого на палочке в этом металлическом ящике нет. Вместо него в два ряда выстроились семь маленьких стеклянных колб, каждая плотно вставлена в отдельный держатель на металлической пластине. Эта металлическая платформа медленно перемещается вперед-назад, вправо-влево, осторожно взбалтывая маленькое количество жидкости в каждой колбе.

Должен признаться, что я удивился и, возможно, слегка разочаровался. Здесь я присутствовал у самых истоков одного из наиболее важных исследований в области эволюционной биологии за последнюю четверть века. Но все выглядело очень… скромно.

Непримечательно. Не впечатляюще. Просто маленькие контейнеры с прозрачной жидкостью, медленно плещущейся туда-сюда.

ИСТОРИЯ О ТОМ, КАК ТАКИЕ МАЛЕНЬКИЕ КОНТЕЙНЕРЫ обеспечили такой большой всплеск, началась не в лаборатории Мичигана, а почти сорок лет назад в горах Аппалачи Северной Каролины. Там молодой магистрант Рич Ленски установил проверенную временем почвенную ловушку для наблюдения за популяциями жуков. Почвенные ловушки работают очень просто. Ученый выкапывает яму и ждет, когда туда упадут животные. Они бредут себе спокойно и вдруг – хлоп – падают в эту яму и не могут из нее выбраться. Размер ямы зависит от того, кого вы собираетесь поймать. Для жуков подойдет отверстие размером с пластиковый стакан. Но для ящериц и змей нужно выкапывать ямы размером с большое ведро.

Ленски давно проявлял интерес к миру природы. Уроженец Северной Каролины выбрал основным предметом биологию, учась в Оберлине, маленьком колледже в Огайо, знаменитом преимущественно своими музыкальными традициями. Но это также отличное место для обучения разным наукам. Там он вооружился экспериментальным подходом к изучению научных проблем. И если в лабораторных исследованиях это весьма распространенный метод, то для изучения природного мира эксперименты в то время использовались гораздо реже.

Как раз тогда наука экология переживала неспокойные времена. Большинство исследований носили наблюдательный и сравнительный характер: собрать подробнейшие данные во множестве мест, а затем найти общности среди варьирующихся параметров, чтобы объяснить похожести и различия. Допустим, в тех местах, где встречается больше бабочек, также больше и стрекоз. А это может говорить о том, что обилие бабочек определяет то количество стрекоз, которое встречается в этом конкретном месте, и будет иметь смысл при условии, что стрекозы едят бабочек. Но причинная обусловленность может также иметь и противоположную направленность: возможно, обилие стрекоз определяет количество бабочек – стрекозы могут поедать тех насекомых, которые являются хищниками для бабочек, и это одно из возможных объяснений. Таким образом, чем больше стрекоз, тем меньше будет хищников, а значит, больше бабочек. А может быть, здесь нет прямой зависимости, но обилие тех и других определяется третьим переменчивым фактором: возможно, более влажные места благоприятно воздействуют как на бабочек, так и на стрекоз. В этом случае даже если они не влияют друг на друга, между обилием тех и других будет прослеживаться взаимосвязь, потому что и бабочки, и стрекозы реагируют на уровни влажности.

Это давняя проблема – разграничение взаимосвязи и причинной обусловленности. И самый простой способ разобраться в ней – провести эксперимент. Если размер популяции бабочек определяет количество стрекоз, тогда изменение численности первых должно привести к изменению числа последних. Замысел эксперимента очевиден: отправиться в те места и увеличить или уменьшить численность бабочек, чтобы пронаблюдать за тем, как будут реагировать популяции стрекоз. Конечно, любое замеченное вами изменение может оказаться случайностью, спровоцированной, к примеру, погодой или другими внешними факторами. Чтобы исключить эти факторы, вам понадобится контрольное место, где вы будете делать все то же самое за исключением того, что вы не меняете численности бабочек. Если вы получаете реакцию на экспериментальном участке, а не на контрольном, то тогда у вас есть доказательства того, что численность бабочек влияет на изобилие стрекоз. На самом деле, одной пары мест недостаточно: любое различие все равно может быть результатом случайного отклонения. Лучше использовать сразу несколько мест для манипуляций и еще несколько – для контроля, чтобы быть уверенным в том, что определенные тенденции устойчивы.