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

Люди также оказывают [130]сильное селективное давление, когда изымают животных из их популяций ради коммерческих или спортивных целей.

В большинстве случаев охотники выбирают себе жертву, исходя из определенных ее качеств. Результатом становится сильный естественный отбор, направленный против особей с этим качеством. И в большинстве случаев у популяций конвергентно эволюционируют похожие реакции. Так, трофейные охотники предпочитают самые крупные и роскошные экземпляры. А потому неудивительно, что у большинства видов со временем стало меньше украшающих элементов и защиты: у толсторогих баранов, черных антилоп и оленей уменьшились рога, а у слонов уменьшились бивни. В отдельных популяциях слонов присутствует множество особей, у которых полностью отсутствуют бивни.

То же самое явление наблюдается и в рыболовстве. В основном ловля рыбы определяется ее размером: в большинстве своем сети вылавливают крупную рыбу, а мелкая уходит. Итогом этого становится селективное предпочтение в пользу малышей. Как следствие, максимальный размер многих различных видов рыбы это всего лишь часть того, что было раньше. Так, к примеру, вес самой крупной атлантической трески [131]в канадском заливе Святого Лаврентия уменьшился с семидесяти фунтов в начале 1970-х до сегодняшних двенадцати фунтов. Треска, обитающая у побережья Массачусетса, примерно такого же маленького размера, а в конце XIX века там вылавливали рыбу весом более двухсот фунтов [64]. Это серьезная экономическая проблема, потому что количество рыбы в популяции не увеличивается, а это компенсировало бы более мелкий размер особей. В итоге объемы вылова рыбы неизбежно падают.

Возникает важный вопрос: вернутся ли популяции к тем показателям, что демонстрировали их предки, если мы восстановим условия их обитания, доведя их до изначального состояния? В некоторых случаях это происходит, как, например, у пяденицы березовой, которая вернула свой прежний окрас, как только исчезло загрязнение воздуха.

Однако в других случаях реакции бывают менее последовательными. Как только сокращается объем вылова рыбы и охоты, которые основаны на принципе отбора по размеру, у рыб в целом повторно не эволюционирует более крупный размер тела, а у толсторогих баранов не эволюционируют более крупные рога. Существует ряд возможных объяснений этой эволюционной асимметрии. Вероятно, естественный отбор в пользу крупного размера в отсутствие вылова и отстрела гораздо слабее по сравнению с отбором мелкого размера в этом процессе.

Либо, как вариант, вылов и отстрел могли привести экосистему в новое состояние, при котором крупный размер уже не является предпочтительным. К примеру, другие виды могли расширить свои популяции с целью завладеть ресурсами, ранее использовавшимися пойманными видами. В этом случае давление отбора может постоянно меняться даже после полного прекращения вылова и отстрела.

Так же как и в случае с пестицидами и антибиотиками, конвергентная эволюция лишь частично объясняет, как будут реагировать виды на меняющееся окружение и что мы можем сделать, чтобы улучшить ситуацию. Тем не менее когда это происходит, конвергенция четко обозначает проблему и побуждает к разработке общих контрмер. На самом деле, чтобы предотвратить уменьшение размера рыбы, ученые придумали ряд методов, включая разработку новых сетей, когда очень крупная рыба выбрасывается обратно в море с целью сохранить ее генный материал в рамках популяции. Или создание зон, где запрещена ловля и крупная рыба может чувствовать себя вольготно и передавать свои гены в те зоны, где ведется ее лов.

Нет никаких сомнений в том, что по мере того, как ученые все более подробно изучают, как виды реагируют на глобально меняющийся мир, будут обнаруживаться новые случаи конвергентной эволюционной реакции. Самой болезненной темой, безусловно, является проблема глобального потепления. К настоящему времени лишь немногие исследования убедительно продемонстрировали эволюционную адаптацию в связи с изменением климата, но эта ситуация стремительно меняется. Я не слышал о примерах конвергенции в природных популяциях, но в одном семилетием экспериментальном исследовании, проводившемся на червях, были отмечены повторявшиеся генетические изменения, связанные с потеплением почвы.

Я уверен, что это всего лишь верхушка айсберга, и скоро мы обнаружим многочисленные физиологические, поведенческие и анатомические изменения, конвергентно эволюционировавшие у самых незащищенных видов.

И сложной задачей в данном случае будет применить данные, собранные по крупицам на основе случаев конвергенции, не с целью предотвратить эволюцию, а чтобы усилить ее эффективность. Заранее предсказать, какую форму примут подобные вмешательства, трудно, но они могут повлечь за собой включение особо эффективных генов в те популяции, которые в них нуждаются, меняя среду обитания так, чтобы усилить часто возникающие поведенческие и физиологические адаптации.

Если говорить в общем, то мы стоим на пороге новой эры, когда у нас появляется беспрецедентная способность направлять эволюционный процесс. Развитие новых молекулярных технологий (самая последняя и самая важная это – CRISPR [65]) подняло генную инженерию, применяемую среди диких популяций, на новый уровень, и теперь мы способны направлять генетическую эволюцию в дикой природе. В планах уже генетическая модификация комаров, чтобы они перестали быть разносчиками разных болезней, таких как малярия. Это прекрасный новый мир, который ждет масса возражений как практического, так и этического характера. Эти опасения далеко не беспочвенны, но есть и положительные стороны. Мы можем не только сконструировать виды для нашей собственной выгоды, но и будем иметь возможность помочь им выживать, вводя гены, которые позволят адаптироваться к меняющемуся миру.

А как нам узнать, какие гены вводить виду, сталкивающемуся с конкретной проблемой? Ответ, конечно же, – конвергентная эволюция! Выбирая решения, которые неоднократно срабатывали в отношении других видов, мы, вероятно, сможем определить лучших кандидатов на генетическое спасение среди тех, кто подвергается опасности. Наступит ли такое будущее, нам еще предстоит узнать, но если это произойдет, конвергентная эволюция наверняка сыграет здесь важную роль.

Раса нави населяет планету звездной системы Альфа Центавра. Их рост – десять футов, у них длинные хвосты и заостренные уши. Гуманоиды с голубой кожей из фильма «Аватар» делят свой мир с изобильной, биологически разнообразной экосистемой, поразительно напоминающей жизнь здесь, на Земле. Конечно, у некоторых животных иногда встречается лишняя пара ног или морда, как у молотоголовой акулы, но по большей части они похожи на уже знакомых нам существ: леопардов, лошадей, обезьян, птеродактилей, титанотерий, птиц и антилоп. Изобильная растительность [132]словно взята из амазонских джунглей и настолько сильно напоминает земные растения, что ботаник произвел их классификацию, дав им научные названия. Внимание к деталям и красивые съемки это то, что выделяет «Аватар» среди других фильмов подобного жанра и объяснение, почему картина получила «Оскары» за лучшую режиссуру, операторское мастерство и визуальные эффекты. Но если говорить с точки зрения биологии, то «Аватар» напоминает многие другие фильмы, снятые об иных мирах. В большинстве научно-фантастических картин, где место действия разворачивается на других планетах, от «Звездных войн» до «Стражей Галактики», их создатели населяют свои миры жизненными формами, которые внешним обликом и биологией схожи с теми, что эволюционировали здесь, на Земле.