Неотрицаемое. Наш мир и теория эволюции - Страница 43

Наиболее важным следствием современного синтеза является то, что он позволяет ученым понять, как популяции разделяются на различные виды. Он определяет один из ключевых механизмов, работающих за кулисами разнообразия жизни. Давайте копнем поглубже и рассмотрим это на примере популяции жуков – их на свете более чем достаточно. На данный момент известно 350 тысяч видов, и наверняка осталось еще немало популяций, с которыми нам только предстоит познакомиться. Предположим, они живут в лесу. В какой-то момент в горах, у подножия которых находится наш лес, в результате обильного снегопада осадков выпадает больше, чем обычно, в предыдущие десятилетия. Снег тает, и вниз устремляются более мощные потоки воды, прокладывая русло новой реки прямо через долину – естественную среду обитания жуков. Жуки, обитающие в лесной почве у подножия деревьев, оказываются разделенными на две группы левобережных и правобережных жителей. Они больше не могут общаться, не могут заниматься совместными делами, в том числе откладыванием яиц.

Продолжая несовершенное копирование генов в обеих популяциях, передавая их из поколения в поколение, в конечном итоге левобережные и правобережные жуки получают совершенно отличный друг от друга набор генов и больше не могут иметь общее потомство. Две популяции в нашем упрощенном, но вполне закономерном примере превратились в разные виды. Меж тем в силу вступают и другие природные селективные факторы. Левобережники живут на том берегу реки, где роковой снегопад затопил почву и тем самым погубил обширную полосу деревьев – в результате затопления корни деревьев лишились доступа кислорода. Некоторым особям из популяции левобережников может посчастливиться иметь чуть отличающиеся челюсти или мандибулы, которые будут позволять им немного лучше пережевывать сухую древесину погибших деревьев. Они будут питаться лучше. Их яйца будут выдерживаться в лучших условиях – более приспособленные мандибулы также позволят жукам выгрызать в древесине более удобные «колыбельки», сохраняющие подходящую для яиц температуру лучше, чем у их сородичей. Так, на свет будет появляться все больше левобережников с более приспособленными мандибулами и способностью выгрызания колыбелек. Тем временем правобережники живут точно так же, как жили до наводнения. Их среда почти не изменилась, но тем не менее лево- и правобережные популяции расходятся.

Есть и другие последствия таких событий, разворачивающихся в отношении изолированных популяций организмов. В нашем примере с жуками и катастрофическим наводнением особи обеих популяций, скорее всего, не сохранят свои размеры. По моим подсчетам, левобережная популяция жуков должна значительно уменьшиться в размерах. Территория их обитания будет затоплена тающим снегом. Правобережные жуки находятся на внутренней стороне излучины реки, и очень немногие из них утонули в том снежном потоке, что сформировал реку. Они практически сохранили численность своих представителей. Что же касается насекомых, обитающих вокруг, то их количество могло увеличиться в разы. Если вы когда-нибудь были в Миннесоте в июле, то эти мухи… ну, короче, они бесчисленны и очень злобны. Будь их всего 10 млн и жизнь миннесотского байдарочника уже стала бы куда менее хлопотной (причем в буквальном смысле). Так вот предположим, что у нас есть 10 млн жуков на правом берегу, которые обладают теми же генами, что и до наводнения.

На левом берегу у нас только 10 тысяч жуков, которые выстояли в воображаемом стихийном бедствии. Жуки и сами по себе размножаются как сумасшедшие, а те, у кого челюсти лучше подходят для жевания сухой древесины, будут справляться с этим особенно хорошо. В довершение всего хищники, которые питаются жуками и другими насекомыми, например богомолами или крохотными птичками наподобие крапивниц, конечно, не обрадовались романтическому изменению пейзажа. Они больше не могут находить жуков в загроможденной местности, заваленной погибшими деревьями, и это в результате приводит к тому, что жуки на левом берегу станут размножаться более успешно. Предположим, что в рамках этого мысленного эксперимента популяции в конечном итоге стабилизируются, отношения хищника и жертвы урегулируются, зафиксировав определенную численность с каждой стороны. И даже если левобережная популяция достигнет того же размера, что и популяция на правом берегу, их гены на левом берегу будут иметь гораздо более скудное разнообразие, потому что все они – потомки гораздо менее крупной популяции. Это явление называется эффектом генетического бутылочного горлышка – предки жуков прошли через «сужение» их генофонда, что аналогично прохождению узкого горлышка бутылки.

Есть кое-что замечательное в отношении бутылочного горлышка. Мы можем измерить гены в разных популяциях и с большой долей вероятности сделать заключение о том, кто в растительном мире и в мире животных для кого является предком. На основании этого заключения мы можем делать выводы о естественной истории целых континентов и экосистем. Итак, с помощью инструментов современного секвенирования, или генного упорядочивания (в том числе некоторых удивительных химических реагентов и исключительных аппаратов), мы можем исследовать ДНК из крови различных жуков и определить, какие популяции имеют большее генетическое разнообразие. Популяция, пережившая наводнение, могла бы иметь меньшее разнообразие, чем популяция, которая не так сильно пострадала в стихийном бедствии. Это то, чего можно было ожидать. И главное, примерные механизмы этого процесса были понятны еще до того, как стало известно о ДНК и генном секвенировании.