Отрывок из книги «Дарвин в городе: как эволюция продолжается в городских джунглях»

Голландский эволюционный биолог Менно Схилтхёйзен в своей книге «Дарвин в городе: как эволюция продолжается в городских джунглях» собрал самые интересные и поразительные примеры того, как пожив в городе, изменяются даже самые обычные животные-горожане. Почитайте отрывок об этом.

В 2016 году меня попросили написать статью о городской эволюции для The New York Times. После выхода статьи я получил десятки писем от заинтересованных читателей, многие из которых поделились со мной наблюдениями о городской флоре и фауне. Так, некий господин Спаньер, много лет проживший в Сантьяго (Чили), написал о бездомных собаках и о своем госте из глубинки. Тот ехал на пассажирском сиденье и вдруг изумленно воскликнул: «Та собака, прежде чем выйти на дорогу, посмотрела в обе стороны!» Автор письма интересуется — может, и здесь дело в эволюции?

За чтением этой книги вы и сами наверняка задавались этим вопросом. А может, сомневались, что в описанных мной примерах эволюция вообще играет хоть какую-то роль. Здесь все-таки и речи не идет о совершенно новых формах жизни — правда, есть несколько исключений, но о них позже. Городская эволюция, как правило, еле уловима, и это неудивительно: у нее было совсем мало времени. Степень влечения к свету у городских горностаевых молей в Базеле не намного меньше, чем у их деревенских сородичей. Тяжелых семян у городской скерды в Монпелье лишь капельку больше, чем вне города.

Да, разница есть, и она статистически важна, но все же едва ощутима. Если вам покажут скерду из города и из его окрестностей, вы не заметите разницы. Рядовой наблюдатель сочтет их полностью одинаковыми. Кроме того, движущие городскую эволюцию генетические изменения не всегда оказываются чем-то новым.

Городские голуби, которые избавляют свой организм от тяжелых металлов, обязаны темной окраской перьев мутировавшему гену — у диких сизых голубей он был задолго до того, как человек приручил их и позволил разлететься по городам. Что до растений, поселившихся в городской, загрязненной тяжелыми металлами почве, их гены присутствовали в популяциях тысячи лет — все потому, что иногда они помогают растению выжить где-нибудь на осыпном склоне, чья почва богата медью или цинком.

Ученые поражались генетическому разнообразию большинства видов с тех самых пор, как научились исследовать хромосомы. Возьмем любой ген какого-нибудь вида — допустим, тот, что влияет на длину ног у анолисов в городах Пуэрто-Рико. Как правило, такой ген представляет собой последовательность из нескольких тысяч «букв» ДНК. Именно от этой последовательности зависит точная структура и форма белка. В случае гена, отвечающего за длину ног, белок заставляет клетки в эмбрионе делиться в определенном темпе и направлении, чтобы образовался вырост в форме конечности.

Дело в том, что последовательности «букв» того или иного гена у разных особей одного вида практически не бывают идентичными. Скорее всего, изучив последовательности гена длины ног у тысячи анолисов из пуэрто-риканского города, вы обнаружите тридцать, а то и сорок его версий. Эти версии по большей части будут отличаться друг от друга в мелочах: тут или там поменялась «буква», а может, небольшой участок ДНК исчез или был продублирован. Все это результаты ошибок, возникших много поколений назад при копировании ДНК в чреслах какой-нибудь праящерицы.

Как правило, все эти версии функционируют абсолютно одинаково — помогают эмбриону анолиса отрастить ногу — и без проблем передаются из поколения в поколение. Но иногда оказывается, что одна из версий делает ноги ящерицы чуть тоньше или толще, а может, ненадолго откладывает их развитие.

Эта палитра слегка различных версий гена, в большинстве случаев не имеющих особого значения для эволюции вида, называется генетическим разнообразием.

Именно сюда обмакивает кисти эволюция, рисуя новые городские картины. Когда окружающая среда вдруг меняется и дает длинноногим анолисам новое, доселе невиданное преимущество, в популяции уже есть генные варианты, готовые воспользоваться случаем и отдаться в объятия естественного отбора.

Словом, имеющееся в популяции генетическое разнообразие — это своего рода эволюционный капитал.

Благодаря ему вид может моментально сформировать нужное для новой среды сочетание генов — для этого надо лишь порыться в генетических запасах. Вот почему городская эволюция бывает столь стремительна.

Животным и растениям не приходится ждать правильных мутаций, чтобы приспособиться к новым, созданным людьми особенностям среды. У них уже есть необходимые версии тех или иных генов — нужен лишь естественный отбор, чтобы эти версии смогли себя проявить.

Процесс, при котором эволюция использует существующие версии генов, биологи называют «мягким отбором». Но иногда в городской эволюции задействуются и новые мутации — это уже «жесткий отбор».

Чтобы отличить мягкий отбор от жесткого, генетики внимательно изучают генетические последовательности, вовлеченные в адаптацию к городской среде. Так, при исследовании маловосприимчивых к ПХД фундулюсов Эндрю Уайтхед обнаружил, что в адаптации рыб из разных портов на восточном побережье Северной Америки участвуют разные гены. Даже у рыб из одного порта по обе стороны от одной и той же версии гена, защищающей организм от ПХД, попадались разные генетические комбинации.

Все это явные признаки того, что ген устойчивости к ПХД появился у фундулюсов очень давно и с тех пор успел распрощаться с соседними генами из-за постоянного разрыва и перекреста хромосом при размножении. Это значит, что маловосприимчивость фундулюсов к ПХД развилась в ходе мягкого отбора, на основе уже имевшегося генетического разнообразия.

Как мы выяснили в одной из прошлых глав, у березовых пядениц в Англии все было иначе. Они приспособились к покрытым сажей деревьям благодаря мутации, произошедшей в гене cortex во времена промышленной революции. Этот ген, как и соседние с ним участки, полностью идентичен у всех темнокрылых пядениц в Англии. Это указывает на жесткий отбор: новый вариант гена cortex дал своим обладателям огромное преимущество и потому распространился по всей популяции до того быстро, что перетащил с собой соседние гены — они попросту не успели отцепиться от него посредством разрыва хромосом.

Итак, стремительная эволюция в городской среде бывает почти незаметной и порой задействует уже имеющиеся у вида гены. И все же это самая настоящая эволюция.

Один из читателей моей статьи в The New York Times в этом засомневался. Вдохновившись моим рассказом о городской эволюции, автор блога Darwin’s God Корнелиус Хантер опубликовал презанятнейшую статью креационистского толка, в которой вот что написал: «Адаптация и эволюция — совершенно разные вещи. Биологическая адаптация полагается на существование <...> генов, аллелей, белков <...> и многого другого. Эволюция же — источник всего перечисленного».

Иными словами, наш креационист описал разницу между мягким отбором — неизбежным, по его мнению, физическим процессом, в котором задействованы уже имеющиеся материалы, — и созданием чего-то абсолютно нового, например генов и организмов. Лишь второе, утверждает Хантер, достойно называться эволюцией (и, соответственно, вообще не может существовать).

Забавно все-таки наблюдать, как на фоне новых фактов об эволюции креационисты только и успевают менять ее определение. К счастью, спорить тут не о чем.

По этому поводу биологи давно пришли к согласию: эволюция — это постепенное изменение частоты тех или иных генных вариантов. Вопреки тому, чему учит своих читателей вышеупомянутый блог, источник этих вариантов — вовсе не эволюция, а химия. Они образуются из-за ошибок, возникающих при формировании цепочки из строительных блоков ДНК в клетке. А вот естественный отбор, в ходе которого разные химические версии генов становятся более частыми или более редкими, как раз относится к эволюции.

Небольшие в общих масштабах шаги со временем сливаются в крупные эволюционные изменения во множестве разных генов. Так и появляются новые виды.

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.

Текст предоставлен издательством «Бомбора».