Волшебная эволюция

Потепление климата для синиц означает, что бабочки, личинками которых они кормят своих птенцов, появляются раньше обычного. Если синицы будут откладывать яйца в то же время, как и всегда, у них возникнут трудности с кормлением птенцов, ведь личинки уже превратятся во взрослых бабочек, а они не годятся в качестве пищи. Исследователи из Нидерландов посвятили изучению поведения синиц тридцать два года. Они обнаружили, что у самок, которые регулируют время откладывания яиц, ориентируясь на прошлогоднюю температуру, в течение жизни появляется более многочисленное потомство, чем у самок, которым не удалось столь удачно подгадать время для кладки. Это означает, что со временем будет больше синиц, способных рассчитывать оптимальный срок исходя из полученного опыта, тогда как те, кому это не удается, постепенно вымрут. Таким образом, по наследству передается не информация о некоем оптимальном сроке, а способность адекватно реагировать на изменения среды.

И все же в отношении поведения, обусловленного генами и не меняющегося на протяжении жизни животного, термин «генетическая предопределенность» нужно использовать с осторожностью. ДНК — вовсе не непреложный закон, которому организм следует от А до Я всю жизнь. Гены можно «включить» и «выключить» при помощи генов-регуляторов, и гены могут иметь разное проявление. Это называется эпигенетическими изменениями и означает, что такие изменения происходят в дополнение к прочим генетическим изменениям.

К примеру, у всех клеток в вашем организме один и тот же изначальный набор ДНК, но разные клетки функционируют по-разному. Клетки «включают» или «выключают» отдельные гены в зависимости от собственных задач. Клетка в вашей печени активировала гены, отвечающие за формирование клеток печени, чтобы превратиться в одну из них, тогда как клетка мозга активировала гены, отвечающие за формирование клеток мозга, и развилась именно в клетку мозга, хотя у нее тот же набор ДНК, что и у клетки печени. Представьте, что вы готовите ужин, и в рецепте указано, что перец чили можно добавить по вкусу: у вас под рукой всегда один и тот же рецепт, но потенциально разные результаты.

Когда человек сталкивается с переменами окружающей среды, могут активироваться и деактивироваться различные гены, то есть каждый раз могут проявляться разные гены. У крысы, которая многократно подвергалась острому страху, наблюдается повышенная выработка фермента, который играет важную роль в работе памяти. Страх вызывает активацию выработки фермента.

В научной среде идет дискуссия о том, в какой степени подобные изменения передаются следующему поколению. В ходе одного известного эксперимента мышей научили связывать запах ацетофенона (он пахнет цветами или миндалем) с электрическим шоком. Всякий раз появление запаха сопровождалось небольшим электрическим разрядом. Спустя некоторое время мыши негативно реагировали на появления запаха, они усвоили, что он несет с собой неприятные ощущения. Казалось бы, ничего удивительного в этом нет, но примечательно, что их детеныши, которые никогда не сталкивались ни с ацетофеноном, ни с электрическим шоком, негативно отреагировали уже при первом появлении запаха. Эффект наблюдался и у внуков первых подопытных мышей. Некоторые исследователи считают это максимально убедительным подтверждением того, что изменения в работе генов могут передаваться от поколения к поколению, однако у этой точки зрения есть и противники. Противники, в частности, не уверены, каким образом передача информации о запахе происходит на чисто физическом уровне: через сперматозоиды отца или яйцеклетки матери? Эпигенетика — увлекательная область науки, где исследователям, без сомнения, предстоит сделать множество открытий.

Многие животные, включая людей, социальны, а значит, учатся у своих сородичей. Модели поведения могут передаваться от поколения к поколению посредством социального обучения, и подобные «традиции» нередко составляют важную часть биологии вида. Это называется культурной эволюцией. Перенимать опыту более сведущих особей выгодно, ведь тогда можно избежать хотя бы части ошибок самому. В изменчивой среде социальное обучение играет значительную роль, поскольку новые модели поведения распространяются за счет культурной эволюции гораздо быстрее, чем посредством естественного отбора. Если в результате генетической мутации у животного появляется новый способ реагирования на тот или иной внешний фактор, на распространение генов этой особи потребуется множество поколений, однако если другие наблюдают за своим сородичем и подражают ему, весь вид осваивает новый метод за короткий срок.