Борис Медников - Дарвинизм в XX веке

Стоит подробнее остановиться на феномене так называемого «индустриального меланизма» (меланос — по-гречески черный), ибо история его изучения — блестящий пример торжества дарвиновского объяснения криптизма.

По всей Европе и Азии, от Англии до Японии, обитает бабочка — березовая пяденица. Обычная ее форма белого цвета с мелкими черными пятнышками на крыльях и теле. Такие бабочки очень трудно различимы на своем субстрате — березовых стволах, покрытых лишайниками. Но уже в 1850 году в окрестностях английского города Манчестера была поймана березовая пяденица необычайной расцветки — черная с редкими белыми пятнышками, как бы негатив типичной. Само по себе явление меланизма не такое уж редкое. Ученых удивило другое: с каждым годом темные бабочки стали попадаться все чаще и чаще. Черная форма (карбонария) явно вытесняла типичную из прежних мест обитания. Впоследствии была описана и другая форма (островная, или инсулярия), более темная, чем типичная, но светлее карбонарии. Удалось установить, что окраска карбонарии обуславливается одним доминантным геном.

Четвериков знал об этом явлении и пророчески писал, что темная форма «каким-то, нам точно неизвестным образом, является лучше приспособленной к условиям своего существования, чем типичная». Далее он прогнозировал дальнейшее вытеснение основной формы вплоть до самых восточных границ ареала, до тех пор, пока белая форма не останется лишь на изолированных Японских островах как островной подвид. Такие случаи уже наблюдались: у сумеречной бабочки — хмелевого тонкопряда имеется четко выраженный половой диморфизм (самец со снежно-белыми крыльями), однако на Шотландских островах сохранилась примитивная форма, у которой самец и самка по окраске не различаются.

Теперь, когда мы знаем, к каким условиям лучше приспособлены темные формы березовой пяденицы, нам остается только желать, чтобы прогноз Четверикова не оправдался; более того, всеми силами противодействовать его осуществлению. Оказалось, что темные формы на своей родине — Британских островах — распределены неравномерно. Почти 100 % инсулярий и карбонарий приурочены к индустриальным районам, где стволы берез покрыты сажей и каменноугольной копотью, а лишайники погибли. Темных пядениц нет или еще мало в сельских районах Северной Шотландии, Корнуэлле, Уэльсе и Ирландии. Та же картина наблюдается и в континентальной Европе. Глядя на карту распространения бабочек-меланистов, мы можем судить о распределении предприятий тяжелой промышленности!

Ген меланизма делает бабочку на стадии гусеницы более устойчивой ко всякого рода индустриальным ядам, но это не главная причина победного шествия карбонарий и инсулярий. Английский исследователь Б. Кетлуэлл подметил, что в «закопченном» лесу белые формы видны с далекого расстояния и должны уничтожаться птицами. Наоборот, в местностях, не подверженных влиянию индустриализации, меланисты более заметны, чем типичные бабочки.

Выводы Кетлуэлла оспаривались теми, кто считал, что птицы не охотятся за сидящими бабочками. Поэтому Кетлуэлл обратился за помощью к одному из основателей этологии — Тинбергену. Прямые наблюдения, документированные киносъемкой, с непреложной убедительностью показали, что в чистом лесу птицами (мухоловками, овсянками, поползнями и горихвостками) уничтожаются в первую очередь темные формы, а в загрязненном — светлые.

В тех случаях, когда район обитания пяденицы только начинает подвергаться индустриальному загрязнению, типичная форма вытесняется сначала инсулярией и лишь потом — более темной карбонарий. Доминантность генов меланизма по мере того, как человек загрязнял вокруг себя среду, увеличивалась. Сто лет назад пяденицы-меланисты, гомозиготные по этому признаку, имели больше белых отметин, чем гетерозиготы сегодня.

Так было расшифровано явление «индустриального меланизма». Хотя непредубежденные исследователи нашли уже многие десятки примеров, доказывающих приспособительность криптических окрасок, случай с березовой пяденицей, когда человек сам стал свидетелем эволюции и, в некотором смысле, ее виновником, наверное, самый убедительный.

«Индустриальный меланизм» обнаружен и у других насекомых. Любопытно, что там, где заводы и фабрики переводятся с каменного угля и мазута на электроэнергию и газ, он исчезает. В окрестностях Бирмингема численность темной формы двухточечной божьей коровки вслед за очищением воздуха сократилась вдвое. Причина этого ясна: с исчезновением загрязненности черные формы — меланисты становятся лучше видны врагам, в первую очередь — птицам.

Изящный и достоверный опыт, доказывающий селективное значение покровительственной, защитной окраски — криптизма — проделал Ф. Самнер. Всем известный, вошедший в пословицы хамелеон — отнюдь не единственное животное, способное менять окраску в зависимости от фона обитания. Многие рыбы, например, наделены этой способностью, хотя и меняются не так быстро. Рыболовы, наверное, знают, что в реках со светлым, песчаным дном рыбы светлее, чем особи того же вида в реках с дном темным, илистым.

Самнер выдерживал мелких пресноводных рыбок — гамбузий в аквариумах с черным и белым дном и через несколько часов, когда они изменяли окраску сообразно с фоном, пересаживал светлых и темных поровну в бассейны (также светлые или темные), куда выпускал хищников. В качестве хищников выступали хищные рыбы, пингвины и цапли. Селективное значение окраски проявилось в опытах Самнера очень четко: хищники уничтожали в первую очередь рыб, цвет которых контрастировал с фоном обитания.

Эффективность защитной окраски продемонстрирована также в опытах А. Неснолы, который привязывал зеленых и бурых богомолов на разные растения. Зеленые богомолы на бурых растениях быстро уничтожались птицами, а те особи, окраска которых соответствовала фону, оставались невредимыми. Опыт Чеснолы проверил в усовершенствованном варианте М. М. Беляев. Оказалось, что защитная окраска, как и всякое приспособление, не абсолютна: одни птицы не замечают криптически окрашенных насекомых, а другие, например вороны, склевывают их на любом фоне.

Подчеркнем еще одно обстоятельство. Криптическая окраска приносила бы не много пользы, если бы не дополнялась специфическими чертами поведения ее обладателей. Белый медведь, подползая к тюленю, старается прикрыть лапой глаза и черный нос — единственные демаскирующие детали строения. Разноцветные ящерицы анолисы, будучи потревоженными, разбегаются и затаиваются на фоне разного цвета: серые на сером, зеленые на зеленом. Зеленая форма богомола, по наблюдениям Беляева, предпочитает зеленые же, не выгоревшие растения. Таких примеров можно привести гораздо больше. Самое любопытное, что черная и светлая формы березовой пяденицы также выбирают фон. Кетлуэлл проделал такой опыт: он выкрасил внутреннюю поверхность бочонка черными и белыми полосами, а затем выпускал туда бабочек разного цвета — около 70 % бабочек предпочитало садиться именно на те полосы, которые соответствовали их же цвету.