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

И все же, несмотря на их близость, популяции, живущие на разных поверхностях, зачастую очень сильно отличаются по цвету, так как соответствующим образом подстраиваются под свою среду обитания. Представители двух популяций могут встречаться вблизи границы, но любое потомство, появившееся в результате этих встреч, будет тщательно изучено естественным отбором, и гены «неправильного» окраса будут мгновенно вычищены. Тот факт, что часть этих сред обитания – Сэндхиллс в Небраске и некоторые лавовые потоки – появилась относительно недавно, указывает на то, что процесс адаптации окраса произошел стремительно, дав дополнительное доказательство силы естественного отбора даже в присутствии генного потока. Эти примеры с животными аналогичны примерам с растениями, что растут поверх или вблизи от брошенных старых шахт или на разных участках ротамстедской экспериментальной станции.

Здесь следует отметить очень важное с точки зрения науки исследование, проводившееся на белоногих хомячках. В середине прошлого века натуралисты отмечали множество случаев, когда соседние популяции встречались на разных по цвету поверхностях и, соответственно, имели разный окрас шкуры. Предположительное объяснение этого – маскировка животных: грызунов поедают многие визуально ориентирующиеся хищники, поэтому естественный отбор будет поощрять популяции сливаться с окружающим фоном, меняя свой цвет.

Биолог из университета Мичигана Ли Дайс даже проверил эту идею в лаборатории. В помещении среднего размера Дайс посыпал пол землей и выпустил туда несколько мышей разной расцветки и сову. Он хотел узнать, станет ли сова чаще ловить тех мышей, которые не сливаются с землей.

Половина опытов была проведена на почве светлого цвета, а остальные – на темной. Ответ был однозначным: совы в два раза чаще ловили тех мышей, которые не сливались с землей. Хищные птицы^[77] могут стать сильным фактором естественного отбора, способствуя эволюции маскировки.

И все же это было лабораторное исследование, осуществленное в искусственных условиях. Даже спустя тридцать лет после выхода книги Эндлера действие естественного отбора не демонстрировалось напрямую на окрасе мышей. На самом деле, самое убедительное доказательство было получено не благодаря полевым экспериментам, а с помощью генетических исследований, в ходе которых были обнаружены гены, ответственные за различия в окрасе у мышей. Сравнивая различия ДНК у смежных популяций, живущих на разных по цвету поверхностях, ученые обнаружили, что генетические различия эволюционировали совсем недавно, вероятно, в результате дивергентных воздействий естественного отбора. Но все равно это заключение было сделано на основе полученных генетических различий^⁸¹, а не являлось прямой демонстрацией того, как естественный отбор влияет на эволюцию.

Белоногий хомячок из Сэндхиллс

Именно это и привело бородатого и мускулистого канадского горнолыжника в песчаные дюны Небраски. Несмотря на свою страсть к «дикому» лыжному туризму, велосипедному спорту и скалолазанию, Роуан Барретт большую часть времени посвящает изучению процесса эволюции. Сын видного эволюционного биолога из университета Торонто, молодой Барретт проложил свой собственный путь в науку. В тридцать с небольшим лет он уже стал одной из ключевых фигур в области экспериментальной эволюции. Будучи студентом магистратуры в университете Макгилла в Монреале, Барретт проводил экспериментальные исследования на бактериях в лабораторных условиях, изучая процесс их адаптации в условиях многочисленных новых ресурсов. Эта тема также легла в основу докторской диссертации, которую он защищал в университете Британской Колумбии с профессором Шлутером в качестве консультанта. Эти исследования стали невероятно успешными, и за ними последовали ряд научных публикаций в узкоспециализированных журналах и все мыслимые награды, которые может получить выдающийся молодой эволюционный биолог (в частности, он был причислен к «звездной команде» эволюционных биологов, а также получил европейскую и североамериканскую премию «Молодой специалист года»).

Но все это было лишь прелюдией к тому, что обещает стать его самым большим прорывом. Ближе к концу работы над докторской диссертацией в университете Британской Колумбии Барретт узнал о лабораторных генетических исследованиях моего коллеги из Гарварда Хопи Хёкстра, которые показали, что у живущих в Сэндхиллс белоногих хомячков возникла новая мутация, изменившая их окрас на более светлый. Сравнения ДНК этих хомячков с ДНК тех, которые были почти темного цвета, наводили на мысль о том, что мутация произошла относительно недавно и охватила всю популяцию. Вероятно, это стало результатом воздействия естественного отбора, способствовавшего слиянию окраса животных с окружающей средой.