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

Чтобы начать исследование, талантливый студент-магистрант из лаборатории Шлутера Роуан Барретт выловил в ближайшей лагуне морскую колюшку. Озерная колюшка родственна морской. Она оказалась на материковой части суши после того, как земной массив территории Британской Колумбии поднялся после таяния ледников в конце последнего ледникового периода. Морская колюшка, у которой больше защитных щитков и которая адаптировалась к менее экстремальным температурам, имеет, таким образом, схожие родственные свойства с озерными популяциями.

Барретт поместил морскую колюшку в три экспериментальных пруда, чтобы проверить, сможет ли она адаптироваться к пресной воде, живя так, как жили в реальных озерах потомки морской рыбы. Результаты оказались сложными и неоднозначными. Но целью эксперимента было исследовать не только защитную броню рыбы, но и второе ее свойство, более актуальное в наши дни: как быстро колюшка сможет адаптироваться к меняющимся климатическим условиям? Температура воды в пресных озерах более изменчива, чем в океане: горячее летом и холоднее зимой. Станет ли морская колюшка адаптироваться к этим перепадам?

Чтобы выяснить это, Барретт записал измерения термальной биологии – высокие и низкие температуры, при которых рыба теряет способность двигаться координированно. Изучая морскую и озерную рыбу, Барретт обнаружил, что они одинаково переносят максимальную температуру. По какой-то причине колюшка способна жить при температурах гораздо более высоких, чем в своей родной среде. А вот переносимость низких градусов была разной. Озерная рыба способна выживать в воде на пять градусов по Фаренгейту ниже, чем океанская рыба, Эта разница почти в точности совпадает с разницей низких температур, которую переносит рыба в двух разных средах. В итоге Барретт сконцентрировался на адаптации рыбы к холоду: сможет ли рыба из экспериментального пруда эволюционировать, став более устойчивой к холоду?

Ответ пришел быстро и оказался положительным^⁷³¹. Холодные зимы не прошли бесследно, и та рыба, которая не смогла справиться с новыми условиями, погибла. Всего два года спустя у рыб во всех трех прудах развилась способность выдерживать температуры на четыре с половиной градуса ниже, чем могли их морские предки. Таким образом, они демонстрировали морозоустойчивость озерной колюшки из Британской Колумбии.

Такая удивительно быстрая и параллельная адаптация была неожиданной. Барретт, Шлутер и компания с восторгом ждали, что будет дальше. Но, к сожалению, они не смогли спрогнозировать последующие события. Зима 2008–2009 г. была самой холодной за последние четыре десятилетия, и возникшие трудности были чересчур велики, чтобы рыба смогла с ними справиться. Вся рыба погибла, превратив данное исследование в более краткосрочный эксперимент, чем это изначально планировалось. Тем не менее исследование четко продемонстрировало возможность осуществлять эволюционные опыты в экспериментальных прудах.

Все хорошее когда-нибудь заканчивается. Так случилось и с прудами Шлутера. Из-за пористости почвы дно было выстелено пластиковыми пластинами: иначе бы вода просто ушла. Шлутера с самого начала предупреждали, что срок годности пластика двадцать лет, и он уже подходил к концу. Все шло хорошо, но не было ясно, что же будет дальше.

Иногда с хорошими людьми случаются хорошие вещи. Нежданно-негаданно Шлутеру позвонили из администрации кампуса. Университет хотел получить свою землю обратно, чтобы построить на ней новые здания, затем продать их за какую-то астрономическую сумму на рынке недвижимости Ванкувера. Не мог бы Шлутер перенести свои исследования в какое-то другое место при условии, что университет поможет ему построить новые пруды?

Уже в самом этом вопросе содержался ответ. Именно тогда Шлутер и получил свой новый продвинутый озерный комплекс, расположенный буквально в шаге от прежнего места (там, где теперь стоят шикарные многоквартирные дома с пивным пабом, музыкальной школой и ресторанами). Пруды примерно такого же размера, что и были, но теперь они не квадратные, а прямоугольные, и своим уклоном на глубину двадцать футов с одного конца они больше напоминают природные озера.

На строительство прудов ушло несколько лет, но «ускоритель видообразования» (как шутливо называет его Шлутер, намекая на циклотрон из лаборатории физики элементарных частиц, который ускоряет заряженные частицы до высоких скоростей) теперь уже готов и вовсю функционирует. Первое исследование нескольких поколений рыбы завершено. Оно было посвящено изучению влияния хищников на эволюцию защитных свойств. В пять прудов выпустили колюшку и хищного лосося Кларка, а в пяти других оставили одну только колюшку. Эксперимент должен был охватывать пять поколений рыбы.