Ошибка Дарвина: эволюция происходит быстрее, чем мы думаем

Чарльз Дарвин считал эволюцию постепенным процессом, который похож на неторопливое сползание ледников или движение континентальных плит. «Мы не замечаем никаких изменений до тех пор, пока рука времени не обозначит длительный промежуток веков», — писал он в знаменитом трактате 1859 года о естественном отборе «Происхождение видов».

Но к 1970-м годам ученые обнаружили свидетельства того, что Дарвин ошибался — по крайней мере, в отношении временных масштабов. Мотыльки, живущие в промышленных районах Британии, становились все темнее, чтобы лучше сливаться с почерневшими от копоти зданиями и спасаться от нападения хищников с воздуха. Домовые воробьи, завезенные в Северную Америку из Европы, изменяли размер и окраску в зависимости от климата в их новом доме. А у пучковидной травы, растущей вокруг опор электропередач, развивалась устойчивость к цинку (которым покрывают опоры и который токсичен для растений).

В конце 1990-х биолог Эндрю Хендри заметил такие же быстрые изменения фенотипа при изучении лосося. (Фенотип относится к признаку, который фактически присутствует у животного, даже если не отражается изменением лежащего в его основе генетического кода.) «У нас сложилось впечатление, что эта быстрая эволюция не такая уж исключительная, — говорит Хендри, который сейчас занимает пост профессора в Университете Макгилла. — Может быть, она происходит постоянно, но люди просто не акцентируют на этом внимание».

Вместе с коллегой Майклом Киннисоном (сейчас он работает в Университете штата Мэн) Хендри собрал базу примеров быстрой эволюции и в 1999 году написал статью, которая вызвала интерес к этой области. Теперь Хендри и его коллеги обновили и расширили исходный набор данных более чем 5 тысячами дополнительных примеров: от размера черепа зяблика обыкновенного до продолжительности жизни тринидадской гуппи. Ученые используют эти данные, чтобы ответить на вопросы, насколько быстро и глубоко меняется мир природы и в какой степени эти изменения связаны с людьми.

В исходной статье, опубликованной в ноябре 2021 года с использованием нового набора данных (который получил название Proceed), Хендри и его коллеги повторно рассмотрели пять ключевых вопросов, поднятых в предыдущей работе. Они подтвердили, например, что в среднем во всем мире виды животных, кажется, становятся меньше. Это противоречит теории эволюции, называемой правилом Коупа, согласно которой виды со временем увеличиваются в размерах. «Лучше быть крупнее, — говорит соавтор статьи Киеко Готанда из Университета Брока. — У вас будет больше самок и более высокая выживаемость». Но когда они проанализировали новые данные, результаты подтвердили вывод из предыдущей статьи Готанды. «Кажется, размеры тела в целом уменьшаются из-за изменения климата и других видов человеческого влияния», — говорит она.

Основные движущие силы этой тенденции — охота и собирательство: если люди, забрасывая сети, вылавливают из океана самую жирную рыбу, то выживают и передают свои гены только более мелкие особи. Климат также играет свою роль из-за основного правила биологии: у более крупных существ большее отношение площади поверхности к объему, и поэтому им легче удерживать тепло. «Теория заключается в том, что из-за повышения окружающей температуры вам больше не нужно поддерживать больший размер тела, и поэтому вы можете быть меньше», — говорит Готанда.

Это выглядит незначительной проблемой на фоне обесцвечивания и массового вымирания кораллов, но тут могут возникнуть серьезные побочные эффекты. Возьмем, к примеру, лосося: если рыба будет мельче, то сообщества, которые зарабатывают на ее ловле, получат меньше денег. А волки и медведи, которые питаются этой рыбой, получат меньше еды. Кроме того, это означает, что они произведут пропорционально меньше икры, которая играет важную роль в пополнении рек питательными веществами, когда лосось возвращается туда на нерест. «Уменьшение размера тела лосося напрямую влияет на вклад природы в жизнь людей, и это приводит к меньшему количеству белка, меньшему количеству икры, меньшему количеству возвращающихся лососей — и оказывает огромное влияние на экосистему на многих уровнях», — говорит ведущий автор статьи и исследователь, биолог Сара Сандерсон.

Изменения характеристик ведут к аналогичным последствиям. Исследование, проведенное в 2021 году в национальном парке Горонгоса в Мозамбике, показало, что доля слонов, рождающихся без бивней, выросла до более чем 50%, поскольку крайние масштабы браконьерства во время 15-летней гражданской войны перевернули выживание сильнейших с ног на голову. Слоны без бивней гораздо чаще передавали свои гены следующему поколению. Слоны без бивней будут формировать иные экосистемы по сравнению с их зубастыми собратьями: например, они не будут разрывать почву, выкапывая клубни. А анализ ДНК в фекалиях показывает, что слоны без бивней едят другие растения.

Чтобы сравнить изменения между видами с течением времени, исследователи используют показатели, называемые дарвинами и холдейнами (в честь британского ученого Джона Б. С. Холдейна). Это статистические показатели, которые сравнивают самые разные типы информации в базе данных — от высоты берез, растущих вблизи плавильных заводов в России, до того, как закисление шведских озер влияет на выживаемость лягушек.

Новый анализ показал, что скорость фенотипических изменений в популяциях, затронутых деятельностью человека, выше. Но исследователи были удивлены, обнаружив мало подтверждений того, что на это влияет изменение климата. Гораздо более важным фактором, ответственным за изменения, подобные тем, что наблюдаются в русских березах и шведских озерах, стало загрязнение окружающей среды. «Мы думаем, это потому, что трудно сказать, что [вызвано] изменением климата, а что — чем-то другим, — говорит Хендри. — Изменение климата происходит повсюду».

Последствия изменения климата ощущаются неравномерно во всем мире: в Арктике, например, у белых медведей может появиться новое охотничье поведение, не связанное со льдом. В океанах новые виды кораллов, уже адаптированные к жизни в стрессовых условиях, начинают доминировать, вытесняя те, которые мы сейчас знаем. «Многие из них очень быстро развиваются в ответ на эти изменения, — говорит Сандерсон. — Но чего вы не видите и чего мы не можем количественно оценить [с помощью этой работы], так это все те популяции, которые не адаптируются и вымирают».

База данных Proceed доступна онлайн для ученых, которые надеются найти ответы на новые вопросы о быстрой эволюции. На данный момент она подтверждает, что действия человека изменяют виды животных и растений настолько сильно, что они, возможно, никогда не оправятся — природный мир навсегда отмечен загрязнением, и желание человека охотиться и заниматься собирательством давно перешагнуло рубеж индивидуального пресыщения.

Выглядит мрачно, но эти результаты можно интерпретировать и как обнадеживающие. Если мы вылавливаем столько рыбы, что виды начинают сокращаться, что ж, может быть, это просто признак того, что люди включены в циклы обратной связи, которые управляют остальными живыми существами. Известные нам животные изменятся или исчезнут, а новые займут их место — жизнь продолжится, даже если не в том виде, к которому мы привыкли. «Благодаря подобным исследованиям я не боюсь жизни на Земле в условиях изменения климата, — говорит старший преподаватель экологии животных в Университете Эссекса Томас Кэмерон. — Мир природы продолжит существовать, но, возможно, он будет отличаться, и некоторые виды вымрут. Но другие будут меняться и развиваться».

Эта работа, по словам Кэмерона, подтверждает идею о том, что эволюция происходит все время — маленькие изменения складываются в большие по прошествии веков. Что бы мы, люди, им ни подбросили, некоторые животные и растения смогут адаптироваться достаточно быстро, чтобы опередить потепление планеты — они делали это миллионы лет.

Это обнадеживающая, но и пугающая мысль, потому что кто-то не выживет — не справится с загрязнением и изменениями климата. И от нас зависит, насколько сильно все изменится. Мир, который создается под давлением человека, сильно отличается от того, к которому приспособился наш собственный вид. «Эта работа говорит нам о том, что популяции менялись и всегда будут меняться в зависимости от окружающей среды, — говорит Кэмерон. — Общество ждет, что однажды утром мы откроем окно и увидим особую форму ландшафта и биоразнообразия. Но суть природы не в этом. Суть природы в переменах».

Источник