Волшебная эволюция - Стестад Ханна Нюборг

Однако генетически предопределенные признаки статичны. С момента рождения детеныша они меняются незначительно или вовсе не меняются. А вот к непредсказуемым сложностям разумно приспосабливаться. Чем больше продолжительность жизни животного и чем более переменчива среда его обитания, тем с большей вероятностью оптимальный ответ на внешние факторы будет изменяться с течением жизни и тем важнее способность адаптироваться к новым условиям. Олени живут долго, поэтому у них есть все шансы столкнуться с хищниками в разных местах. Поэтому олени отличаются способностью перестраивать свое поведение на основании жизненного опыта. Существует вероятность, что численность и районы обитания хищников будут меняться от поколения к поколению, так что совершенно бессмысленно слепо следовать примеру родителей, без оглядки на реальные обстоятельства. Гораздо выгоднее учиться.

Не стоит полагать, что обучение никак не связано с эволюцией. Физиологические процессы, отвечающие за способность животного к обучению, в значительной степени предопределены генетически. У певчих птиц за формирование трели отвечают гормонозависимые нейронные связи в мозге, и у большинства птиц в определенный момент наступает фаза кристаллизации, когда трель у особи окончательно «устанавливается». После этого птицы уже не могут освоить радикально новую песню. Наследуется именно этот механизм, а не сама трель.

Тем самым способность к обучению передается по наследству и развивается подобно остальным генетически предопределенным признакам. Обитающие в изменчивой среде животные вынуждены активно использовать эту способность, ведь от нее зависит, смогут ли они дать жизнь многочисленному потомству. Чем больше отпрысков, тем шире распространится способность к обучению и тем быстрее вид как таковой станет более обучаемым.

Чем лучше животное обучается и адаптируется, тем легче ему существовать в мире, которым правит человек. Городской ландшафт расширяется с невероятной скоростью, площадь тропических лесов стремительно сокращается, люди изобретают все новые средства охоты, чуждые виды из дальних регионов захватывают новые территории, уж не говоря о климатических изменениях. В таких условиях совершенно невыгодно руководствоваться одним лишь генетически предопределенным поведением. Выгодная десять лет назад модель поведения может оказаться гибельной сегодня. Способность к обучению сегодня ценна как никогда.

Потепление климата для синиц означает, что бабочки, личинками которых они кормят своих птенцов, появляются раньше обычного. Если синицы будут откладывать яйца в то же время, как и всегда, у них возникнут трудности с кормлением птенцов, ведь личинки уже превратятся во взрослых бабочек, а они не годятся в качестве пищи. Исследователи из Нидерландов посвятили изучению поведения синиц тридцать два года. Они обнаружили, что у самок, которые регулируют время откладывания яиц, ориентируясь на прошлогоднюю температуру, в течение жизни появляется более многочисленное потомство, чем у самок, которым не удалось столь удачно подгадать время для кладки. Это означает, что со временем будет больше синиц, способных рассчитывать оптимальный срок исходя из полученного опыта, тогда как те, кому это не удается, постепенно вымрут. Таким образом, по наследству передается не информация о некоем оптимальном сроке, а способность адекватно реагировать на изменения среды.

И все же в отношении поведения, обусловленного генами и не меняющегося на протяжении жизни животного, термин «генетическая предопределенность» нужно использовать с осторожностью. ДНК — вовсе не непреложный закон, которому организм следует от А до Я всю жизнь. Гены можно «включить» и «выключить» при помощи генов-регуляторов, и гены могут иметь разное проявление. Это называется эпигенетическими изменениями и означает, что такие изменения происходят в дополнение к прочим генетическим изменениям.

К примеру, у всех клеток в вашем организме один и тот же изначальный набор ДНК, но разные клетки функционируют по-разному. Клетки «включают» или «выключают» отдельные гены в зависимости от собственных задач. Клетка в вашей печени активировала гены, отвечающие за формирование клеток печени, чтобы превратиться в одну из них, тогда как клетка мозга активировала гены, отвечающие за формирование клеток мозга, и развилась именно в клетку мозга, хотя у нее тот же набор ДНК, что и у клетки печени. Представьте, что вы готовите ужин, и в рецепте указано, что перец чили можно добавить по вкусу: у вас под рукой всегда один и тот же рецепт, но потенциально разные результаты.

Когда человек сталкивается с переменами окружающей среды, могут активироваться и деактивироваться различные гены, то есть каждый раз могут проявляться разные гены. У крысы, которая многократно подвергалась острому страху, наблюдается повышенная выработка фермента, который играет важную роль в работе памяти. Страх вызывает активацию выработки фермента.

В научной среде идет дискуссия о том, в какой степени подобные изменения передаются следующему поколению. В ходе одного известного эксперимента мышей научили связывать запах ацетофенона (он пахнет цветами или миндалем) с электрическим шоком. Всякий раз появление запаха сопровождалось небольшим электрическим разрядом. Спустя некоторое время мыши негативно реагировали на появления запаха, они усвоили, что он несет с собой неприятные ощущения. Казалось бы, ничего удивительного в этом нет, но примечательно, что их детеныши, которые никогда не сталкивались ни с ацетофеноном, ни с электрическим шоком, негативно отреагировали уже при первом появлении запаха. Эффект наблюдался и у внуков первых подопытных мышей. Некоторые исследователи считают это максимально убедительным подтверждением того, что изменения в работе генов могут передаваться от поколения к поколению, однако у этой точки зрения есть и противники. Противники, в частности, не уверены, каким образом передача информации о запахе происходит на чисто физическом уровне: через сперматозоиды отца или яйцеклетки матери? Эпигенетика — увлекательная область науки, где исследователям, без сомнения, предстоит сделать множество открытий.

Многие животные, включая людей, социальны, а значит, учатся у своих сородичей. Модели поведения могут передаваться от поколения к поколению посредством социального обучения, и подобные «традиции» нередко составляют важную часть биологии вида. Это называется культурной эволюцией. Перенимать опыту более сведущих особей выгодно, ведь тогда можно избежать хотя бы части ошибок самому. В изменчивой среде социальное обучение играет значительную роль, поскольку новые модели поведения распространяются за счет культурной эволюции гораздо быстрее, чем посредством естественного отбора. Если в результате генетической мутации у животного появляется новый способ реагирования на тот или иной внешний фактор, на распространение генов этой особи потребуется множество поколений, однако если другие наблюдают за своим сородичем и подражают ему, весь вид осваивает новый метод за короткий срок.

С поглощением дикой природы городским ландшафтом возникает масса новых сложностей, справляться с которыми можно лишь «инновационными» методами. В 1921 году в местечке Суэйтлинг неподалеку от английского города Саутгемптон синицы нашли хитрый способ пропитания. В те годы молоко в дома доставляли в стеклянных бутылках, а поскольку молоко не обезжиривали и не гомогенизировали, в верхней части бутылки собирался толстый слой сливок. Некоторые синицы придумали такой фокус: они проклевывали в тонкой крышке дырку и через нее добирались до вкусных и питательных сливок. Эта уловка быстро распространилась среди местных синиц, намного быстрее, чем это могло бы произойти посредством естественного отбора. К 1950 году трюк с крышками на бутылках освоили синицы почти по всей Юго-Восточной Англии. Возможно, вы скажете, что тридцать лет — это долго, но если вспомнить, что виды, появившиеся миллион лет назад, в биологии считаются молодыми, то тридцать лет сразу покажутся мгновеньем.