Чердак 25 января 2018

Эти твари эволюционируют у нас на глазах

Фото: Чердак
Частый довод в пользу того, что никакой эволюции нет — отсутствие новых видов или неизменность тех, что есть сейчас. Так, например, митрополит Волоколамский Иларион, заведующий кафедрой теологии в Национальном исследовательском ядерном университете «МИФИ», пишет: «Теория эволюции является одной из многочисленных современных гипотез происхождения вселенной, — гипотез, не подтвержденных ни одним неопровержимым фактом». Но это неправда. Даже если все живые организмы на этой планете — результат чуда творения, эволюции им, равно как и гравитации, не избежать. Хотя появление новых видов прямо у нас на глазах — большая редкость, ведь никто не рассылает уведомлений о том, что собрался проэволюционировать. Тем не менее, изменения в генах, физиологии и внешности живых существ происходят, новые виды возникают, и иногда это удается подсмотреть. Так что если вы в ближайшее время собираетесь доказывать кому-то реальность эволюции — берите с собой нижеперечисленные примеры, они вам наверняка пригодятся.
В 1835 году Чарлз Дарвин прибыл на бриге «Бигль» на Галапагосские острова, небольшой вулканический архипелаг в Тихом океане. Молодой натуралист был членом гидрографической экспедиции, которая исследовала берега Южной Америки. Примечательно, кстати, что на «Бигль» его брать не особенно хотели, потому что натуралист в этом предприятии был не нужен. К тому же капитан корабля был поклонником физиогномики, и решил, что нос Дарвина — признак людей неэнергичных и нерешительных. Тем не менее, нос Дарвина оказался в итоге на «Бигле», а затем и на Галапагосах, где натуралист с энергией и решительностью исследовал местных птичек, названных впоследствии галапагосскими, или дарвиновыми вьюрками.
У разных видов вьюрков, живших на островах, были разные формы клюва, которые отражали гастрономические предпочтения птиц — какие-то клювы были удобнее для ловли насекомых, какие-то для поедания семян, какие-то для поедания ягод. Один вид обзавелся клювом, которым очень удобно рвать кожу птиц покрупнее, например олуш, и пить их кровь. Дарвин предположил, что выживали только те вьюрки, у которых клюв подходил для добычи той еды, которая была в их распоряжении. Таким образом, происходил отбор наиболее приспособленных. Из наблюдений за разными видами вьюрков Дарвин сделал выводы о происхождении видов путем отбора, которые легли в основу эволюционной теории — фундамента современной биологии.
Эксперимент Ленски
Проще всего увидеть своими глазами, как происходят изменения от поколения к поколению на ком-то мелком и простом, том, кто плодится с огромной скоростью. Поэтому ученые-эволюционисты из Университета штата Мичиган поставили эксперимент на самом подходящем для этого объекте — бактерии. Исследователи взяли кишечную палочку (E. coli), разделили ее на 12 популяций, позволили им жить и развиваться в колбах и стали наблюдать.
Эксперимент начался в 1988 году, и в 2008, когда в колбах сменилось 31 500 поколений бактерий, обнаружилось, что одна из популяций, А-3, стала развиваться быстрее других. Тут нужно сказать, что бактерии жили на питательной среде, которая содержала не только глюкозу — обычную еду бактерий, но и вещество, которое кишечная палочка не усваивает, цитрат натрия. Как оказалось, бактерии научились переваривать цитрат и извлекать из него энергию как ни в чем ни бывало. Потому популяция А-3 росла быстрее, чем остальные одиннадцать, которые сидели на одной лишь глюкозе.
Бактерии потратили 20 лет на то, чтобы освоиться в новых условиях. Первая мутация, нужная для усвоения несъедобной еды, появилась только почти через 32 000 поколений. В переводе на человеческое время это примерно 800 000 лет. Для сравнения — человек прямоходящий (Homo erectus) появился примерно 1,9 миллиона лет назад, а человек разумный (то есть мы с вами) — около 200 000 лет назад.
Большие синицы и их растущие клювы
Если вернуться от бактерий к клювам, то можно вспомнить случай, который описали британские и шведские ученые. Они исследовали самых обычных больших синиц (Parus major), знакомых каждому. Исследователи сравнили популяции синиц из Англии и Нидерландов и обнаружили, что птицы отличаются размером клюва.
Ученые провели анализ генов птиц, и нашли различия в частоте аллелей генов, отвечающих за формирование костей черепа и форму клюва (в том числе гена, который отвечает за форму клюва у дарвиновых вьюрков). Самые большие отличия нашли по гену, который отвечает за синтез коллагена, материала, из которого клюв и состоит. Среди островных синиц очень распространен аллель гена, связанный с увеличением длины клюва — сейчас он у английских птиц в среднем примерно на пол-миллиметра длиннее. Ученые предполагают, что это как-то связано с кормушками. В Англии очень распространено кормление диких птиц — британцы тратят на 50% больше средств на корм для птиц по сравнению со всей континентальной Европой.
Наблюдения за птицами показали, что особи с «длинным» аллелем чаще посещают кормушки и проводят там больше времени. Длинноклювые синицы и успешнее плодятся — в среднем на одного птенца в пять лет.
Исследование музейных образцов показало, что клюв синиц в Британии стал длиннее примерно на 0,2 миллиметра с 70-х годов XX века, и продолжает расти.
Советские колюшки
В 70-х годах ученый из СССР, Валерий Зюганов, поставил эксперимент над колюшками. Колюшка — это небольшая рыбка, интересная тем, что один и тот же ее вид имеет пресноводную и морскую разновидности, которые немного отличаются — морские покрыты костными пластинками и отличаются поведением, к тому же у рыб есть отличия в генах, отвечающих за водно-солевой баланс.
В один карьер, заполненный водой, запустили колюшек морских и пресноводных. Через тридцать лет оказалось, что морские колюшки «превратились» в пресноводных — у них почти исчезли пластинки и изменилось поведение. Анализ генов показал, что рыбы стали гораздо ближе к пресноводным колюшкам, чем к морским. Произошло это подозрительно быстро, если учесть, что колюшка — не кишечная палочка, и плодится не в таких темпах, чтобы в популяции успели появиться и закрепиться полезные мутации.
Ученые считают, что обе разновидности колюшек несли оба набора аллелей, то есть имели «генетический ремнабор» на такой случай. Попав в некомофортную среду рыбы не стали мутировать, а просто «выбрали» те аллели, которые лучше подходят для жизни в пресной воде. В результате они лишились ставших ненужными и дорогими костных пластин — в пресной воде слишком мало кальция для строительства такой роскоши, к тому же они сковывают движения, а для пресноводной рыбы маневренность важнее, чем для морской.
Итальянские «жвачные» ящерицы
На территории бывшей Югославии, во Франции, Швейцарии и Италии живет итальянская стенная ящерица, Podarcis sicula. Это рептилия не больше 10 сантиметров в длину, которая бегает по камням и ловит насекомых. В 1971 году ученые в экспериментальных целях привезли с острова Копиште в Адриатике на соседний остров Мрчару пять пар этих животных и оставили там жить, а через 36 лет посмотрели, что с ними стало.
За прошедшие годы ящерицы на Мрчару заметно изменились по сравнению с контрольной популяцией с острова Копиште. В отличие от обычных итальянских ящериц, в основном хищников, они стали преимущественно травоядными — до 61% их рациона теперь составляли растения (против 3% у контрольной популяции на Копиште). Это повлекло изменения в строении тела и поведении. У ящериц увеличилась масса тела, голова и сила укуса — для того, чтобы питаться растениями, нужны более сильные челюсти, которые могут раскусывать жесткую волокнистую пищу.
Изменилась не только внешность. В кишечнике особей с Мрчару нашелся илеоцекальный клапан, которого, вообще-то, у этого вида быть не должно. Такой клапан отделяет тонкий кишечник от толстого, чтобы замедлить прохождение пищи. Еда находится в кишечнике дольше, и это дает больше времени на работу кишечных бактерий, которые помогают в переваривании целлюлозы. Для хищников в этом приспособлении нет нужды, но те, кто ест растения, имеют что-то похожее — например, человек, у которого тоже есть илеоцекальный клапан, или жвачные, у которых в сложную систему отсеков превратился желудок.
После того, как переселенцы перешли на траву, их стол стал в целом богаче, так что ящерицы расплодились — в ходе эксперимента с ловушками они попадаются на Мрчару в пять раз чаще, чем на Копиште. Обилие еды привело к тому, что животные перестали защищать охотничью территорию, а из-за того, что бегать особенно не за кем, рептилии стали передвигаться медленнее.
Впрочем, популяцию с Мрчару называть новым видом рано — генетический анализ показал, что они почти не отличаются от ящериц с Копиште.
Опять Галапагосы, опять клювы
И вот мы снова возвращаемся на Галапагосские острова, причем к вьюркам. Здесь ученые экспериментов не ставили, вьюрки справились сами.
В 1981 году самец большого кактусового земляного вьюрка Geospiza conirostris взлетел с острова Эспаньола. Птица преодолела 100 км и села на другой остров архипелага — Дафне. Тут-то она и попала под наблюдение орнитологов, которые заметили птицу, явно чужую на этом острове: других представителей ее вида там не было. На новом месте вьюрок нашел себе пару. Поскольку других больших кактусовых земляных вьюрков на Дафне нет, он подружился с самкой другого вида — среднего земляного вьюрка Geospiza fortis.
Пара вывела птенцов, которые не только отличались и от отца, и от матери, но, как оказалось, не умели петь брачные песни местных видов, а потому стали скрещиваться друг с дружкой. Как итог, спустя 36 лет на Дафне живет популяция из примерно 30 особей, которая состоит из поколений от третьего до шестого. Птицы отличаются от других вьюрков, как обычно, в основном клювом. Это самые крупные вьюрки из всех, живущих на Дафне, поэтому ученые назвали новую линию «Большими Птицами». Большая птица репродуктивно изолирована, то есть с другими вьюрками пар не образует, и отличается от своих соседей формой клюва, то есть заняла свою экологическую нишу. Всё это говорит о появлении на Галапагосах свежего вида вьюрков, который, правда, пока не получил официального латинского названия.
По словам исследователей, Дарвин был бы рад узнать об этом открытии.
Комментарии
Читайте также
Не во всех пекарнях все гладко
Набережная Оби в Барнауле готовится к открытию
Путин и Абэ пообщаются с экипажем МКС
Дмитрий Тарасов: Убить стилиста? Или дать премию? (фото)