Перспективы отбора. От зелёных пеночек и бессмысленного усложнения до голых землекопов и мутирующего человечества

Направленность пластических изменений в основном случайна. Ведь рыбки в природе очень редко сталкиваются с внезапным исчезновением всех хищников в водоеме и очень редко переселяются в новый водоем, где количество хищников резко отличается от привычного. Поэтому у отбора не было возможности обеспечить гуппи надежным механизмом адаптивной пластичности. Новый стимул — отсутствие запаха хищника — автоматически приводит к пластическим изменениям, направленность которых не находилась до сих пор под действием отбора и потому случайна (не в том смысле, что у нее вообще нет причин, а в том, что причины никак не связаны с ее полезностью или вредностью). Однако от этой направленности во многом зависит дальнейший ход эволюции. Если пластическое изменение оказалось неадаптивным, отбор будет сильнее действовать на признак, смещая его в сторону оптимума. Соответственно, признак будет быстрее эволюционировать. Если же ненаследственное изменение случайно приблизило признак к оптимуму, то действие отбора на признак будет слабее и его эволюция будет идти медленнее. Именно поэтому для большинства признаков, продемонстрировавших быстрый эволюционный ответ на изменение обстановки, оказалась характерна неадаптивная пластичность. Неадаптивный характер пластичности здесь — причина, а быстрая эволюция — следствие.

Если эти рассуждения верны, следует ожидать, что в ходе адаптации к отсутствию хищников фенотипическая пластичность рассмотренных признаков (уровней экспрессии 135 генов) должна уменьшаться. Ведь степень пластичности признака сама является наследственным признаком, способным эволюционировать под действием отбора. В зависимости от обстоятельств отбор может содействовать как увеличению пластичности (расширению нормы реакции), так и ее уменьшению (стабилизации признака). У рассматриваемых 135 генов пластичность экспрессии неадаптивна в среде без хищников, то есть в этих условиях снижает приспособленность. Значит, отбор должен работать против нее — он должен стремиться сузить норму реакции. Это предсказание было проверено и подтвердилось: пластичность уровня экспрессии изученных генов в популяциях 3 и 4 уменьшилась в среднем на 11 %. Этот результат показывает, что интерпретации ученых, скорее всего, верны: неадаптивная пластичность действительно служит мощным фактором, направляющим и ускоряющим эволюцию признаков. Адаптивная пластичность, напротив, должна ослаблять действие движущего отбора на признак и замедлять его адаптивную эволюцию.

Помимо общетеоретического значения, данная работа может иметь и практическое, связанное с построением предсказательных эволюционных моделей. Исследование показало, что направленность эволюционных изменений (обусловленных, к примеру, глобальным потеплением) можно предсказывать, зная характер фенотипической пластичности. Еще одно потенциально важное практическое применение подобных результатов касается нашей собственной диеты и пищевых адаптаций. Неадаптивная фенотипическая пластичность проявилась, когда в XX веке новые виды высококалорийной пищи в изрядных количествах были привнесены в рацион многих человеческих популяций. При переходе к пищевому изобилию первое поколение едоков заработало многочисленные проблемы, связанные с пластичностью метаболизма, — от ожирения и диабета до сердечно-сосудистых заболеваний. Все это неадаптивные изменения фенотипа в ответ на новые условия. Потребовалось несколько поколений (порой всего 2–3), чтобы эти вредные фенотипические симптомы в некоторых популяциях начали сглаживаться (Kopelman, 2000). Однако мы пока не слишком глубоко понимаем конкретику этих сложных процессов. С этой точки зрения исследования, подобные описанному эксперименту на тринидадских гуппи, исключительно наглядны и полезны. Но для глобальных обобщений время еще не пришло.

Исследование № 22 Кишечная бактерия влияет на социальное поведение мышей