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

Примерно в то же самое время, когда строился новый водный комплекс, Шлутер вышел на новое исследовательское направление: полевой биолог стал генетиком. Сотрудничая с ведущими экспертами в области изучения генома^[74] из Стэнфорда и других научных центров, Шлутер увлекся работой по секвенированию генома колюшки, чтобы определить гены, ответственные за ключевые признаки, такие как наличие брони и игл.

В результате этих новых знаний эксперимент с прудами получил двойную направленность: эволюция изучалась как на фенотипическом, так и на генетическом уровнях.

Прогноз был следующим: присутствие хищников станет способствовать развитию соответствующих генетических изменений и появлению у рыб более длинных игл, что помешает хищникам их проглотить.

И каковы же результаты? Студентке магистратуры Диане Реннисон удалось проанализировать данные, полученные только в рамках исследования первых трех поколений. Но результаты были многообещающими. В процессе наблюдения за выживаемостью в масштабах одного поколения стало заметно, что рыба с более длинными спинными иглами в прудах с хищниками выживает лучше. Такой отбор вызвал эволюционную реакцию: теперь у популяций рыбы, живущей в прудах с хищниками, спинные иглы стали длиннее. Изменения на генетическом уровне шли параллельно: вариативность генов у этих популяций способствовала увеличению частоты появления более длинных спинных игл. Как ни странно, но процесс отбора размеров брюшных игл^[75] был более неоднороден: длинные иглы появлялись у рыб не во всех прудах. Причина такой эволюционной неопределенности неизвестна.

И хотя процесс экспериментальной эволюции колюшки пока еще в самом начале, но полученные результаты очень похожи на те, что мы наблюдали в случае с гуппи. Популяции адаптируются к новым условиям в основном одинаково, но с долей непредсказуемости в отдельных признаках. Совпадения особенно убедительны, учитывая разницу в условиях обитания, в которых изучалась рыба. Один вид – в естественных водоемах в горах Тринидада, а другой – в практически идентичных искусственных прудах Ванкувера.

ПОКА ШЛУТЕР ЗАНИМАЛСЯ СВОИМИ ПРУДАМИ, в Америке начиналось еще одно масштабное исследование экспериментальной эволюции. Пейзаж Небраски в настоящее время украшает листовой металл длиной почти в полмили, который блестит на солнце, пылая оранжевым во время заката и напоминая инсталляцию из стали руки Кристо. Американский Запад расчерчен заборами самого разного рода, но этот уникален: прочная металлическая стена в форме квадрата, разделенного на четыре квадратных загона. И не одно, а два таких почти одинаковых сооружения находятся на расстоянии тридцати миль друг от друга на разной по цвету земле.

Волнистые холмы и прерии Небраски славятся своей плодородной почвой: коричневой, землистой, богатой всеми полезными для растений веществами. Это объясняет название футбольной команды местного университета – «Кукурузники». Но не вся земля штата настолько плодородна. Примерно четверть его территории приходится на песчаные дюны области Сэндхиллс^[76]. Почва там светлая и состоит из песчинок кварца, занесенных ветром к востоку от Скалистых гор около восьми тысяч лет назад. Зерновые культуры растут плохо, и большая часть земли никогда не возделывалась.

Но это вовсе не означает, что в Сэндхиллс нет растений. Как раз наоборот, эта местность может похвастаться биологическим разнообразием. Причем она настолько неповторима, что Всемирный фонд дикой природы выделяет ее как отдельный экологический регион. Почва влияет на местную флору и фауну не только своей низкой плодородностью, но также своим светлым оттенком. Маленькие животные во всем мире научились сливаться с окружающей местностью, чтобы их не обнаружили хищники. Так, живя на старых застывших потоках лавы, ящерицы, мыши, кузнечики и другие существа эволюционировали, став темнее, чем они есть на самом деле. А на почве светлого цвета у животных выработался бледный оттенок покрова, чтобы сливаться с песчаной поверхностью. И Небраска в этом смысле не отличается от других мест: популяции многих видов животных, обитающих в Сэндхиллс, светлее представителей того же вида, обитающих на более темной почве.

Меня еще со времен учебы в колледже, когда я прочитал книгу Джона Эндлера о видообразовании, интересует данный феномен. Эндлер называл слияние окраса животного с окружающей средой одним из самых ранних и сильных доказательств того, что естественный отбор способен ослаблять гомогенизирующее действие генетического обмена между популяциями. Граница между черной вулканической породой и сверкающим белым песком довольно отчетлива – в некоторых местах ты одной ногой можешь касаться и того и другого. Мыши, ящерицы и кузнечики легко перемещаются туда-сюда с одной поверхности на другую.