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

Фабричные куры способны производить свыше трехсот яиц в год, существенно больше, чем их предки, кустарниковые курицы. Точно так же в результате искусственного отбора появились датский дог и чихуахуа – оба родственники дикого волка.

Искусственный отбор стал благом для науки, сельского хозяйства и жизни человека в целом. Но в качестве полноценного аналога естественному процессу эволюции он не годится. Когда Ленски уже заканчивал работу над докторской диссертацией, он пришел к выводу, что есть два способа, с помощью которых можно приблизить лабораторные исследования к происходящим в природе процессам.

Во-первых, когда мы говорим об эволюции, то представляем себе то, что происходит уже тысячи и миллионы лет. А лабораторные исследования процесса отбора длятся в целом всего несколько десятков поколений – этого достаточно, чтобы увидеть сильную эволюционную реакцию и многое узнать, но все равно слишком мало по меркам природы. И причина очевидна: научные карьеры занимают не столь большой промежуток времени, гораздо меньше того цикла, в ходе которого ученый должен получить результаты и написать научный труд, чтобы затем выиграть очередной грант. Более того, у организмов, используемых в таких исследованиях (плодовых мушек, мышей и прочих), продолжительность жизни генерации составляет от нескольких недель до нескольких месяцев, что ограничивает количество генераций, за которыми можно успеть понаблюдать, прежде чем исследование завершится. Ленски понял, что нужен организм с действительно быстрым жизненным циклом, который бы помог ему изучить сразу несколько поколений, достаточно оперативно накопив изменения, чтобы также узнать их долгосрочные эволюционные последствия.

Второй неестественный – или искусственный – аспект лабораторных и сельскохозяйственных исследований заключается в том, что условия селекции обычно напрямую диктует исследователь или специалист по разведению животных. Хотите получить мясную породу скота? Выберите самых крупных животных и позвольте им размножаться поколение за поколением. Это отличный способ изучить влияние отбора на эволюционные изменения. Но в природе все происходит совсем не так.

Наоборот, в условиях дикой природы естественный отбор редко бывает настолько сильным, что лишь немногие особи с крайними проявлениями фенотипа выживают и размножаются. К тому же действие естественного отбора на какой-то конкретный признак, как правило, гораздо более сдержанное. А многочисленные селективные факторы воздействуют на разные признаки одновременно, иногда довольно противоречиво.

Так, у быстро бегающей мыши, может быть, и будет преимущество, но очень маленькое. У самой быстрой мыши шансы выжить, вероятно, процентов на десять выше, чем у остальных копунов. Но это означает, что по какой-то случайности многие быстрые мыши могут и не выжить, а кто-то медлительный выживет, если ему повезет. Также и у хорошо замаскированных мышей может быть похожее преимущество, но шустрые мышки совсем не обязательно хорошо замаскированы. Так что разные селективные воздействия могут войти в конфликт друг с другом. И в результате процесс отбора зачастую бывает очень слаб и вероятностен, значительно отличаясь от сильного и определенного характера отбора, что осуществляется в условиях лабораторных исследований.

Еще одно отличие лабораторной селекции в том, что в природе естественный отбор может быть непоследовательным. В какой-то год преимущество будет у более мускулистых оленей, а на следующий год могут настать тяжелые времена, когда выживут более стройные животные. В действительности по мере того, как популяции эволюционируют, они могут сами менять избирательные условия: наличие того признака, которому отдавалось предпочтение, когда оно было редким, может перестать быть преимуществом, когда оно распространено. А еще эволюционирующие популяции могут менять свою среду обитания – вспомните о бобровых плотинах как о крайних проявлениях этого явления, – и эти изменения могут повлиять на процесс отбора, отдавая предпочтение новым признакам, которые прежде не выделялись. Опять же это сильно отличается от последовательного селективного давления, оказываемого на одно за другим поколения в лабораторных условиях.