Удивительная эволюция. Биологическая история Земли в невероятных превращениях и мутациях организмов

В докторской диссертации Снейдона, в которой он следовал по стопам своего наставника, профессора Брэдшоу, описывался процесс адаптации к почвам с разным химическим составом у белого клевера и распространенной травы овсяницы овечьей. Завершив работу над своей диссертацией, Снейдон стал преподавателем университета Рединга. Там он узнал об опытной станции в Ротамстеде, расположенной в пятидесяти милях к северо-востоку. Каждый год он брал туда своих лучших студентов, и они работали, причем довольно успешно. Снейдон увидел в эксперименте с парковой травой возможность экспериментальным путем проверить идею о том, что химический состав почвы способен запустить эволюционную дивергенцию у растений, пусть даже на очень короткие расстояния и короткие периоды времени. Если это так, рассуждал он, тогда, возможно, вариативность, наблюдаемая на экспериментальных участках, может быть частично результатом адаптивной дивергенции представителей одного вида, возникшей как реакция на варьирующиеся условия разных участков.

Но была одна проблема: сотрудники опытной станции воспринимали экспериментальные участки – на тот момент уже столетней давности – как нечто священное. Лишь нескольким избранным сотрудникам дозволялось просто ходить по этим участкам, чтобы ухаживать за ними. Никому не разрешалось собирать материал или проводить на их исследования. Научный сотрудник, следившая за участками, Джоан Терстон и местный комитет с недоверием восприняли предложения Снейдона. Но его просьба прозвучала вовремя. Комитет рассматривал вопрос о приостановке экспериментов, так как его члены не видели, что еще нового можно почерпнуть из этих исследований. А потому, посчитали они, не будет никакого вреда, если разрешить профессору провести небольшую работу на нескольких участках. Снейдона пригласили выступить перед членами комитета и провели допрос с пристрастием.

Наконец, одобрение было получено, хоть и не без труда. И Снейдону было разрешено собрать ограниченное количество семян. Терстон зорко следила за тем, чтобы ученый не вышел за рамки дозволенного.

Чтобы проверить свою идею о том, что растения на разных участках заметно отличались друг от друга, Снейдон сконцентрировал свое внимание на душистом колоске – растении, встречавшееся на участках по всему экспериментальному полю. Изначально он выбрал три участка, которые обрабатывали разными смесями удобрений с момента начала эксперимента в 1856 году. Так как гидроокись кальция применялась на южной половине каждого участка на протяжении полувека, то в исследовании рассматривались шесть половинок участков, заметно варьировавшихся по своему минеральному составу и кислотности почвы. Снейдон предположил, что за прошедшее столетие популяции трав разошлись эволюционно, чтобы адаптироваться к своим специфическим условиям. Они дивергировали. Снейдон, к которому вскоре присоединился студент-магистрант Стюарт Дэйвис, обнаружил, что растения душистого колоска, растущие на разных половинках участков, очень сильно отличаются друг от друга. Общий вес (или выход) травы на некоторых половинках участков был на пятьдесят процентов больше, чем на других. В целом на всех участках разница в весе была существенной. Чтобы проверить наличие генетических различий, они посадили семена травы, взятые с разных участков, рядышком, один за другим (настоящий эксперимент с общим садом в настоящем общем саду!). Душистый колосок, взятый с разных участков и выросший в идентичных условиях в университетском исследовательском саду, отличался целым рядом признаков, включая вес соцветий, размер листьев и подверженность ложной мучнистой росе. Это продемонстрировало генетическую основу различий растений с разных половинок участков.

Душистый колосок

Но наличие эволюционировавших генетических различий между участками само по себе не доказывало, что эти изменения были адаптивными.

Они могли представлять собой некие случайные генетические отклонения, которые иногда происходят в маленьких популяциях. Чтобы проверить гипотезу адаптации напрямую, Снейдон и Дэйвис посадили растения в разную по составу почву. Как и ожидалось, лучше всего они росли в земле с тем же химическим составом, что и на их родных участках. Но исследователи решили пойти дальше: взяли растения со своих участков и пересадили их обратно на экспериментальные (к этому моменту научные дивиденды данного исследования были уже настолько очевидны, что комитет стал более либерален, на многое закрывая глаза). И, конечно же, на своих родных участках растения начали расти гораздо лучше, чем на участках с другим составом почвы. Вывод очевиден: за сто лет растения адаптировались к условиям, которые были созданы на их собственных половинках участков.