Волшебная эволюция - Стестад Ханна Нюборг

Исследователи из Индианского университета в США поместили в лабораторию сорок птенцов серого юнко. Эта серо-черная птичка из семейства воробьиных широко распространена в Северной Америке. Часть подопытных птенцов поймали в мегаполисе Сан-Диего, а остальных — в лесах Маунт-Лагуна. Все птенцы росли вместе в больших клетках на территории университета. Когда птенцы повзрослели, ученые стали наблюдать, с какой скоростью особи съедали новую пищу и обнаруживали новые объекты, а также замерять уровень кортизола (гормона стресса) в крови птиц, когда их ловили люди. Результаты исследований показали, что городские юнко гораздо охотнее знакомились с новыми предметами и выдавали более низкий стрессовый ответ при физическом контакте с людьми, чем лесные юнко, хотя и те и другие птицы подвергались в равной степени воздействию людей в течение жизни.

И все же не всякое любопытство служит во благо. Когда я сижу летним вечером на веранде, я часто наблюдаю за насекомыми, которые роятся вокруг уличной лампы. Считается, что это происходит оттого, что насекомые летают под постоянным углом по отношению к свету Луны, однако если поблизости появляется другой источник света, они будут кружить вокруг лампы, также под постоянным углом, пока в конце концов не угодят внутрь лампы. Но у этого объяснения есть изъян. Казалось бы, мотыльки, которые не мигрируют, а значит, не преодолевают больших расстояний, не должны были бы ориентироваться на Луну, но и они летят на источники света. Ученым пока не удалось найти убедительное объяснение. Возможно, насекомые инстинктивно летят на воду, поверхность которой отражает лунный свет, и принимают лампу за поверхность воды? Как бы там ни было, свет привлекает насекомых, и если в природе это вполне безобидно, то в городе свет может представлять собой смертельную опасность.

Создается впечатление, что насекомые уже начали понемногу приспосабливаться к коварным огням. Исследователи заметили, что горностаевые моли, обитающие в местах с высокой степенью световой загрязненности, менее подвержены влиянию света, чем особи из естественно темных районов. И все же большая часть насекомых по-прежнему летит на рукотворные источники света. Стоит насекомым собраться вокруг манящего источника света, как они тут же превращаются в угощение для хищных пауков.

На одном из пешеходных мостов Вены обитает паук-крестовик, получивший говорящее прозвище «мостовой паук». Он прекрасно знает, как устроить себе настоящий пир. Пешеходный мост освещается расположенными на небольшом расстоянии друг от друга фонарями, так что ограждение моста визуально делится на светлые и темные участки. Зоолог Астрид Хайлинг заметила значительное скопление паутины вокруг тех секций ограждения, которые в темное время суток залиты светом фонарей, тогда как неосвещенные участки были практически свободны от паутины. В своей лаборатории Хайлинг провела наблюдения за паучьими яйцами и вылупившимися пауками и обнаружила, что даже те пауки, которые ранее никогда не находились вблизи искусственных источников света, предпочитали плести паутину именно в освещенных местах. Чем больше света, тем больше прилетит насекомых и тем сытнее будет ужин. Для насекомых это означает, что манящий свет ламп становится вдвойне опасным, и возможно, это говорит о том, что эволюционное развитие идет стремительно, благодаря чему мотыльки теряют влечение к свету гораздо быстрее, чем когда-либо.

Анолисы тоже приспособились к городской жизни. В дикой природе они лазят по деревьям и ветвям, однако в городе им приходится форсировать гладкие поверхности. Кристин Уинчелл из Университета Вашингтона в Сент-Луисе получила докторскую степень за исследование адаптации анолисов к городской среде на острове Пуэрто-Рико. Она обнаружила, что у городских ящериц ноги длиннее, а на пальцах больше ламелей, чем у их лесных собратьев, хотя они выросли в одинаковых условиях в ходе эксперимента common garden. Уинчелл интересовало, стоят ли за особенностями их движений какие-либо физические различия. Она построила беговую дорожку длиной в два с половиной метра с тремя видами покрытий — древесной корой, крашеным бетоном и алюминиевыми пластинами. Исследовательница предположила, что городские ящерицы быстрее преодолеют гладкие поверхности, а лесные — участок из древесной коры.

Оказалось, что городские ящерицы в принципе бегают быстрее, независимо от качества поверхности. Все из подопытных ящериц с трудом передвигались по гладким поверхностям, поскольку для них привычнее цепляться когтями, однако городские ящерицы с длинными ногами и многочисленными ламелями более ловко перемещались как по гладкой поверхности, так и по шершавой древесной коре. В непростых городских условиях анолисы вынуждены вкладывать максимум собственных ресурсов в эффективный бег, тогда как их собратья в естественной среде обитания приспосабливаются сразу к нескольким факторам: им, как и мадагаскарским лемурам, в равной степени важно хорошо прыгать и удерживать равновесие на тонких ветках.

Поскольку за изменением в поведении (ускорение бега у ящериц) стоят физиологические изменения (увеличение длины ног и рост числа ламелей), которые к тому же сохранились в ходе эксперимента common garden, создается впечатление, что в основе этой адаптации лежат генетические характеристики. Вдруг со временем городские анолисы выделятся в самостоятельный, узкоспецифичный вид?

В Лондоне полным ходом идет формирование нового вида. Когда под столицей Великобритании построили метро, некоторые комары проникли в подземелье, где теперь обитает целая обособленная популяция. В отличие от своих наземных собратьев, комары лондонского метро не впадают в зимнюю спячку (питаются они кровью людей и крыс). После неудачной попытки спарить городских и подземных особей некоторые исследователи стали утверждать, будто это два самостоятельных вида. Однако также существует мнение, что популяции недостаточно отличаются друг от друга, чтобы считаться разными видами, и что комары лондонского метро — лишь вариация комаров, обитающих в более южных районах, и что она вовсе не отпочковалась в отдельный вид. Так, комары лондонской подземки все еще считаются подвидом городских комаров. Подвид — это вариация вида. Например, все собаки относятся к одному виду, но среди них существует масса подвидов — пород. Определить, что является видом, а что подвидом, бывает непросто. Возможно, стоит подождать каких-нибудь пару лет, и перед нами окажутся два полноценных вида. В любом случае можно сказать, что по меркам эволюции (которой уже не первый миллион лет) сегодня развитие происходит действительно быстро.

До сих пор в этой главе мы рассматривали примеры, в которых, вероятно, можно предполагать произошедшие генетические изменения. Однако на самом деле существует крайне мало случаев, в которых мы имеем дело с фактическими изменениями в генетическом материале. Даже на результаты экспериментов common garden нельзя полагаться стопроцентно, поскольку мы можем не знать о том, какому влиянию успели подвергнуться принесенные из дикой природы яйца или детеныши, будь то особенности диеты родителей, температура воздуха или другие факторы окружающей среды. Чтобы удостовериться в наличии генетических изменений, необходимо провести анализ ДНК. До настоящего времени этим методом пользовалось довольно мало исследователей, однако в феврале 2019 года в научном журнале Science была опубликована статья об исследовании с применением анализа ДНК.

Объектом наблюдения стал олений хомячок, грызун размером с мышь. Таким маленьким зверькам нужно всячески прятаться от хищников. Существует простая теория: грызунов с хорошим камуфляжем сложнее найти, поэтому грызуны с генами, отвечающими за маскировочную расцветку, чаще выживают, а значит, таких особей будет становиться все больше. Грызуны с непригодной к маскировке окраской чаще попадаются хищникам. Со временем гены, обеспечивающие выигрышный окрас, получают более широкое распространение.

Роуэн Баррет и его коллеги решили убедиться на практике в верности этой теории. Как ни странно, но раньше удалось продемонстрировать лишь некоторые составляющие этой теории, например, что хищники легче распознают плохо закамуфлированную добычу. Но никогда не получалось подтвердить теорию целиком: что гены влияют на характеристики внешности, что эти характеристики влияют на способность выживать, что различный уровень выживания влияет как на генетический материал, так и на физические особенности следующего поколения.