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

Колюшка встречается по всему миру на северных территориях. Но в нескольких озерах Британской Колумбии она демонстрирует то, что не делает больше нигде. В большинстве мест вы найдете лишь один вид трехиглой колюшки. Но в пяти озерах Британской Колумбии есть два вида колюшки: один вид с обтекаемым телом и быстро движущийся, который живет в открытой воде у берегов; а второй – с более плотным телом и неторопливо зависающий на дне вблизи берега.

Трехиглая колюшка, обитающая в открытой воде (сверху) и на дне (снизу)

Эти виды различаются фенотипически. У вида, живущего в открытой воде, имеются защитные щитки по бокам и длинные узкие челюсти, которые быстро вытягиваются, чтобы схватить плавающую на поверхности добычу. И наоборот, у обитающего на дне вида нет брони, но есть мощные челюсти, чтобы всасывать добычу из ила и густой растительности.

Проведя сравнения ДНК, коллеги Шлутера из университета Британской Колумбии доказали, что два этих вида эволюционировали независимо друг от друга в каждом из пяти озер – та же самая модель повторяющейся адаптивной радиации, которую продемонстрировали анолисы на Карибских островах. Во всех других озерах один-единственный вид трехиглой колюшки использует обе среды обитания и имеет примерно одинаковую форму тела. И напротив, вид, живущий в открытой воде, и вид, обитающий на дне, никогда не встретишь по отдельности.

Исследование Шлутером процесса роста и поиска рыбой пищи, проведенное как в лаборатории, так и в поле, показало, что рыба из озера, где живет один только вид колюшки, является универсалом: она может жить повсюду, но хорошо чувствует себя далеко не в любой среде. А в озерах, где обитают оба вида колюшки, и те, и другие привыкли жить в своей специфической среде.

Шлутер выдвинул гипотезу, что подобные модели развития возникли в результате соперничества за еду. Когда два вида появляются рядом, то естественный отбор заставляет их расходиться в своем развитии и жить в разных средах обитания, чтобы свести к минимуму соперничество. Но когда присутствует только один вид, тогда естественный отбор будет в пользу промежуточного с точки зрения фенотипа вида, который сможет жить в разных средах.

Все данные соответствовали этой гипотезе, но Шлутеру нужно было нечто большее, чем просто соответствие: он хотел проверить эту идею напрямую, экспериментальным путем. Его план заключался в том, чтобы поместить одного из специалистов среды в пустой водоем. Согласно его гипотезе, в отсутствие другого специалиста данная популяция должна поменять эволюционный курс на противоположный и развиваться в сторону промежуточного, универсального состояния.

Но где найти водоемы? Сделать это было легко: в Ванкувере полно искусственных водоемов, где нет колюшки. Так почему бы не забросить в них немного рыбы? И тогда началось пробное испытание. Шлутер получил разрешение поместить колюшку в два пруда на полях для гольфа и в муниципальном парке. В ход пошла рыба, жившая в открытой воде. Поначалу все шло хорошо, но через год поле для гольфа осушило одно из озер. Две другие популяции процветают по сей день, но Шлутер почти не занимался ими.

Причина в том, что вскоре после того, как он начал свой эксперимент, ему предложили должность преподавателя в университете Британской Колумбии. И тогда Шлутер пересмотрел вариант с полем для гольфа. А почему бы не соорудить ряд прудов, более или менее идентичных во всех отношениях, прямо на территории кампуса? К ним имелся бы прямой доступ, и они были бы закрыты для посторонних, и вы бы не рисковали получить мячом по голове.

Администрация университета дала разрешение, был нанят подрядчик, и вскоре появились пруды. Тринадцать штук, каждый длиной семьдесят пять футов. В центре водоема глубина воды достигала максимума – десяти футов. Изначально пруды были обсажены растениями, к которым стали прилетать насекомые с соседнего озера, где обитали два вида колюшки. А несколько лет спустя по берегам водоема вырос настоящий лес, куда прилетали птицы, и пруды стали напоминать водоемы природного происхождения.

Временами ты забываешь, что находишься через дорогу от кампуса университета Британской Колумбии…

На протяжении семнадцати лет Шлутер и его лаборатория использовали пруды, чтобы оценить, как воздействует естественный отбор на колюшку, и изучить, какие признаки способствовали лучшей выживаемости, и почему гибриды двух видов находились в невыгодном в селективном плане положении. Работа имела дикий успех, сделав колюшку учебным примером эволюционной дивергенции, инициируемой соперничеством за ресурсы. И все же большая часть работы касалась одного только поколения, Оценивались их выживаемость и репродуктивные циклы, но не прослеживались эволюционные тенденции в масштабах нескольких поколений. Наконец, настало время опробовать эволюционный эксперимент[42].