Менно Схилтхёйзен - Дарвин в городе: как эволюция продолжается в городских джунглях

Еще Мэджерус не стал высаживать пядениц на стволы деревьев: нужно было, чтобы они уселись сами. Он делал отметки на их крыльях и выпускал ночью под сеть, обернутую вокруг ствола и ветвей дерева. Утром он убирал сеть, запоминал, где сидит пяденица, и спустя четыре часа проверял, на месте ли она. Если пяденица исчезала, значит, ее склевала зарянка, воробей, черный дрозд или любая другая насекомоядная птица – за время эксперимента Мэджерус видел в бинокль, как это происходит, не менее 276 раз.

Только представьте себе такую самоотверженность! У Мэджеруса было двенадцать сетей, так что за одну ночь он мог выпустить всего двенадцать пядениц. Это значит, что за шесть с лишним лет он провел более четырехсот ночей, ставя сети, делая пометки в блокноте, просыпаясь по будильнику до первых лучей летнего солнца, убирая сети, сидя у окна с чашечкой кофе и биноклем и ожидая, пока одну из пядениц склюет птица. Вспомним, что всем этим Мэджерус занимался в свободное от административных обязанностей и преподавания в университете время. Своими титаническими усилиями и настойчивостью он стремился развеять все сомнения в том, что темнокрылые березовые пяденицы эволюционировали путем естественного отбора, а загрязнение и насекомоядные птицы этому способствовали.

И у него получилось. Если точнее, он доказал, что березовая пяденица уже начала возвращаться к своему прежнему состоянию. В 1950-х и 1960-х был принят ряд законов, призванных снизить уровень загрязнения воздуха, и спустя годы почерневшие деревья индустриальной Англии канули в Лету. Воздух стал чище, на древесные стволы вернулись лишайники, а для темнокрылых пядениц наступила несладкая жизнь. Почти во всей Англии бабочки с темными крыльями оказались легкой и заметной добычей для птиц и со временем лишились преимущества. С 1965 по 2005 год их численность сокращалась примерно с той же скоростью, с какой веком ранее возрастала. В наши дни темнокрылые пяденицы встречаются не чаще, чем в 1848 году.

Эксперимент Мэджеруса пришелся на самый конец этой эволюционной дуги. Если в 2001 году доля темнокрылых пядениц составляла 10 % от общей численности, то к 2007 году это значение упало до 1 %. Наблюдения ученого это подтвердили: каждый день птицы склевывали примерно 30 % темнокрылых особей и 20 % светлых.

Результаты своего шестилетнего эксперимента Мэджерус представил в 2007 году на конференции в Швеции. Увы, опубликовать их в научном журнале ему так и не довелось. В конце 2008 года его поразила агрессивно растущая мезотелиома, и в январе следующего года он умер. Ему было всего 54 года. Вскоре после его смерти родственники разрешили четырем его друзьям опубликовать записи и слайды презентации, с которой он выступал в Швеции, в журнале Biology Letters . В 2012 году там вышла статья «Избирательное истребление птицами березовой пяденицы: последний эксперимент Майкла Мэджеруса». Вот как завершается эта статья: «Новые данные, а также полученные прежде сведения убедительно демонстрируют, что индустриальный меланизм у березовой пяденицы остается одним из самых ярких и наглядных примеров дарвиновской эволюции в действии».

Так оно и есть. В 2016 году большая команда генетиков из Ливерпульского университета посвятила березовой пяденице заключительное исследование, результаты которого были опубликованы в журнале Nature . Как выяснилось, мутацией, из-за которой почернели крылья, пяденица обязана «прыгающему» участку ДНК, о котором говорилось в начале главы, – напомню, что он проник в ген cortex , отвечающий за окраску крыльев. Подробно изучив структуру гена и смежные участки хромосомы, ученые выяснили, что индустриальный меланизм у березовой пяденицы начался с одного «скачка» ДНК. По их подсчетам, он произошел на севере Англии примерно в 1819 году – в разгар промышленной революции.

Собранные за недавние годы доказательства вернули Бернарду Кеттлуэллу доброе имя и позволили березовой пяденице вновь занять в учебниках свое законное место как пример эволюции путем естественного отбора. Однако это еще и первый задокументированный пример городской эволюции или, если точнее, быстрых эволюционных изменений под воздействием человеческого фактора [13] Для этого явления есть устойчивый термин с аббревиатурой HIREC: Human-Induced Rapid Evolutionary Change. – Прим. ред. . Благодаря ему мы узнали, что из-за людей – особенно живущих в тесных городских конгломератах – дикие животные и растения подвергаются непривычному и необычайно мощному давлению отбора, порой превосходящему 10 %. Крутая эволюционная дуга мутации темных крыльев в гене cortex у пяденицы Biston betularia стала вестницей грядущих систематических перемен в городской природе. Березовая пяденица побывала на своего рода эволюционной качели: один-единственный ген вознесся ввысь, а затем пошел на убыль. Несмотря на все сопутствующие разногласия, пример с пяденицей оказался наглядным и легко объяснимым – он прославился благодаря своей простоте и ясности.

Несмотря на недавние сомнения, березовая пяденица вновь стала самым популярным примером городской эволюции в действии: из-за загрязнения воздуха на пике промышленной революции ее светлые крылья потемнели, а потом, когда худшее осталось позади, вновь стали светлыми. Благодаря ей мы узнали, что одно-единственное изменение в ДНК организма при мощном сопутствующем естественном отборе, вызванном человеком, может спровоцировать радикальные эволюционные преобразования. В этой главе я расскажу еще о нескольких животных и растениях, чья внешность в ходе адаптации к городской среде быстро и заметно изменилась. Но для начала я должен отметить еще кое-что, связанное с индустриальным меланизмом у березовой пяденицы: это просто городская версия обычной и естественной эволюции бабочек.

Бернард Кеттлуэлл написал о меланизме бабочек целую книгу. В одной только Великобритании десятки разных видов бабочек в ходе эволюции запестрели разными оттенками серого. Дело не в угольной пыли на коре деревьев, а в том, что эти бабочки жили в разных местообитаниях или в разных регионах страны. Альберт Фарн упоминал этот факт в своем письме Дарвину: «На торфяных почвах Нью-Фореста особи почти черные, на известняке серые, на меловых холмах у Льюиса почти белые, а на глине и красноземе Херефордшира – коричневые». В каждом регионе отбирались гены определенного цвета крыльев – такого, с которым бабочки лучше всего скроются на фоне конкретного типа почвы или породы. Поскольку бабочки спариваются не там, где появились на свет, на стыке двух регионов гены перемешиваются. Из-за этого в парке Нью-Форест из куколок порой вылупляются светлокрылые бабочки, а в Херефордшире – темнокрылые. Впрочем, их генов недостаточно, чтобы разбавить географическую палитру, ведь бабочки не того цвета исчезают в клювах местных птиц первыми.