Эволюция. От Дарвина до современных теорий

Видообразование может идти в обратном направлении. На соседнем острове Санта-Крус два зарождающихся вида снова сливаются в один. Исследовательская работа, проведенная в 1960-х годах, показала, что вьюрки на этом острове разделились на две линии: с крупными и мелкими клювами, в зависимости от размера поедаемых семян. В настоящее время большинство птиц обладает клювами среднего размера. Скорее всего, это связано с тем, что люди кормят птиц рисом, а это делает маленькие или большие клювы менее полезными.

Также было обнаружено много других примеров. Озеро Виктория в Восточной Африке стало домом для более 500 видов цихлид, многие из которых образовались за последние 15 000 лет. Сейчас многие виды снова объединяются. Причина в том, что самки узнают самцов своего вида по яркому окрасу. Поскольку в результате человеческой жизнедеятельности озеро начало мутнеть, самки все чаще размножаются с самцами другого вида, создавая гибридов, которые в конечном счете и заменят два первоначальных вида.

Такие эволюционные колебания могут стать новой нормой. В результате изменения давления отбора популяции развиваются быстрее сначала в одном, затем в другом направлении, а затем возвращаются туда, откуда начали.

Эволюционные «качели» могут обуславливаться не только внешними факторами (например, погода), но и взаимодействием между видами. Около десяти лет назад команда Нельсона Хэйрстона из Корнелльского университета в Нью-Йорке начала эксперименты с одноклеточными водорослями и питающимися ими крошечными животными под названием «коловратки». Ученые ожидали увидеть классический цикл «хищник-жертва»: снижение количества водорослей на фоне увеличения численности коловраток, последующий спад количества хищников из-за сокращения запаса пищи, дальнейшее восстановление популяции водорослей и т. д. Но ученые заметили неожиданные закономерности. Иногда популяция коловраток росла даже при постоянной численности водорослей.

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.