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

Впрочем, даже если вы не помешаны на креационизме и прекрасно понимаете, что городская скерда, фундулюс, анолис, паук-кругопряд, горностаевая моль и другие приползшие, приплывшие и прилетевшие на страницы этой книги существа действительно эволюционировали, у вас все равно могут возникнуть сомнения. Если та или иная черта действительно появилась в результате эволюции, значит, она должна быть заложена на генетическом уровне, то есть закодирована в ДНК. Биологи, обратившие внимание на перемены во внешности или поведении городского организма, не всегда могут предоставить тому убедительные доказательства.

Так, от генов обычно зависит окраска и ее распределение в покровах животных. На это указывает и наше тело: цвет волос, глаз и кожи у нас определен генами, которые мы унаследовали от родителей. Но мы также знаем, что кожа может загореть, волосы – выгореть на солнце и посветлеть, а цвет глаз порой меняется с возрастом. Значит, гены – это еще не все. Многое в нашей внешности зависит как от природы, так и от окружения. С другими животными та же картина. Так, если прыгунчики рода Tetrix (эдакие невзрачные, грязно-бурые родственники саранчи) растут на светлом песке, их окраска светлее, чем если бы они росли на темном песке. Это пример так называемой фенотипической пластичности – при одной и той же ДНК могут получиться разные результаты. Обнаружив, что у представителей того или иного вида в городе и за его пределами различается окраска, можно ошибиться и решить, что здесь поработала городская эволюция, хотя на самом деле это всего лишь пластичность.

С поведением все обстоит еще сложнее. Если в городе птицы ведут себя наглее, чем в окрестностях, это вовсе не значит, что в городском генофонде этого вида преобладают гены, подстегивающие птиц быть смелее и нахальнее. Возможно, те просто поняли : в среде, где за пищу приходится побороться, а хищников можно не бояться, выгодно быть понаглей. Или наоборот – птицы из сельской местности поняли, что в дикой природе надо быть начеку, а городские птицы просто легкомысленны.

Мы знаем, что поведение часто бывает заложено на генетическом уровне. Знаем мы и то, что его можно обрести благодаря жизненному опыту, а также перенять от другой особи посредством научения и подражания. Чтобы выяснить, какой фактор влияет на поведение больше, пришлось бы провести серию сложных экспериментов с разведением и скрещиванием животных, а это не всегда реально. Астрид Хайлинг выращивала у себя в лаборатории пауков, чтобы убедиться, что их влечение к свету не обусловлено привычкой, обретенной под искусственным освещением. Даже если поведение животного в городской среде зависит исключительно от научения, это еще не значит, что со временем к опыту не подключится эволюция. Если наглость дает особям преимущество и им приходится учиться быть наглыми, возможно, спустя много поколений у вида появятся гены, из-за которых особи «обнаглеют» с рождения. Тогда им не понадобится заучивать нужное поведение – оно будет у них и так.

Нельзя не упомянуть и эпигенетику. Прошу прощения за обилие новых терминов в главе, это последний, честное слово. Последний и, вероятно, важный. Точно сказать нельзя, ведь эпигенетика – совсем новое направление в исследовании эволюции.

Точное определение эпигенетика получила в 2008 году на конференции в Колд-Спринг-Харбор. Она указывает на изменение в какой-либо характеристике животного или растения, возникшее из-за «изменений в хромосоме без изменений в последовательности ДНК». На первый взгляд тут что-то не сходится, ведь хромосомы состоят из ДНК, логично? И да и нет. В хромосомах также содержатся белки и другие молекулы, обертывающие ДНК, словно пленка с пупырышками. Ген берется за свою работу только тогда, когда эта обертка счищается и обнажает ДНК. Оказывается, в ходе жизненного цикла животного или растения «пленку» можно местами добавить или убрать, тем самым приглушив или усилив действие соответствующих генов.

Более того, потомство может унаследовать определенную конформацию этой самой обертки. Если тяготы жизни требуют активной работы того или иного гена, организм может удалить часть его упаковки, чтобы тот быстрее вырабатывал белок. Возможно, в унаследованной ДНК обертка будет уже убрана, что даст потомству преимущество с самого рождения. Так эпигенетика может усиливать или подавлять ген на протяжении нескольких поколений. Как можно догадаться, эволюционному биологу здесь легко запутаться. Если какая-то особенность организма дает ему преимущество и притом обусловлена генетически, то в случае усиления ее в городской среде можно предположить, что происходит эволюция. Однако может оказаться и так, что ДНК остается неизменной и вместо эволюции мы в действительности наблюдаем эпигенетическую активность.

Возможно, своей устойчивостью к соли дафнии Кайлы Колдсноу обязаны именно эпигенетике. Известно, что при столкновении с вредными химикатами эти животные включают определенные гены, чтобы помочь себе очистить организм. Похоже, что их потомство сразу рождается без обертки на нужных генах. Если с солями дело обстоит так же, этим можно объяснить и быструю адаптацию к дорожной соли, которую обнаружила Колдсноу. Чтобы узнать наверняка, нужно отыскать и секвенировать ДНК-последовательности задействуемых генов.

Как заявил Кевин Гастон в своей обзорной статье, разницу между генетической адаптацией и эпигенетическими эффектами учли лишь единичные исследования эволюции в городской среде. «В будущем городская экология должна принять этот вызов и устранить ограничения», – говорит он. Пока что большинство экспертов считают, что стремительная городская эволюция вызвана фактическими изменениями в ДНК, а не эпигенетикой, но мало кто готов заявить об этом с полной уверенностью. Возможно, уже в ближайшие несколько лет выяснится, что с эпигенетикой нельзя не считаться.

Надеюсь, вы простите мне все эти разглагольствования о мягком и жестком отборе, пластичности, эпигенетике и прочих деталях, связанных с городской эволюцией. Все-таки этот процесс неуловим, но при этом крайне важен для сохранения разнообразия видов в урбанизированном мире будущего. Именно поэтому так важно разбираться в основах современной эволюционной биологии. Теперь мы с вами готовы перейти на следующий уровень городской эволюции. Встречайте: Черная Королева!