Книга Неотрицаемое. Наш мир и теория эволюции - Билл Най

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.

Наглядный, а главное, реальный пример эффекта бутылочного горлышка можно наблюдать на Галапагосских островах. Молодой Дарвин во время своего путешествия обратил внимание, что птицы на острове, в частности вьюрки, были очень похожи. Тем не менее они также имели небольшие, но характерные различия в клювах. И Дарвин сумел сделать выводы из увиденного.

Допустим, что вы – счастливый вьюрок, летающий по просторам материковой части, где теперь расположен Эквадор; и вдруг начинается чудовищная буря, циклон, накрывающий несколько сотен километров. Пока вы и еще несколько членов вашей стаи лениво чирикаете, обсуждая сорта орехов, вас подхватывает сильный ветер и выносит в океан. Вам приходиться усиленно работать своими крылышками, чтобы спастись. Многие ваши товарищи довольно быстро выбиваются из сил и исчезают в пучине океана. Но вы и еще несколько счастливчиков в конечном итоге оказываетесь на острове. Здесь много орехов – видимо, много лет назад некоторые семена были заброшены сюда ветром во время подобной бури. Орехи вполне съедобны. Вас и нескольких ваших друзей нередко дразнили на материке из-за вашего крючковатого клюва. Зато здесь он отлично пригодился – им очень удобно раскрывать скорлупки орехов. Вы организуете новое сообщество и размножаетесь в течение многих лет. Поколения ваших потомков летают над скалами и деревьями, болтают об орехах и судачат о соседских вьюрках.

Затем еще одна огромная буря проходит через этот остров. Мощные бури – довольно частое явление в этой части света. Несмотря на опыт своих предков или, возможно, как раз благодаря ему, эти пра-пра-пра- (много раз пра-) правнуки птиц также уносятся ветром в океан, многие из них и в этот раз тонут, но некоторые все же приземляются на соседнем острове, расположенном чуть западнее. Новая популяция выходит на новый старт, и т. д. С каждым последующим сильным штормом и высадкой на все новом острове вьюрки создают в архипелаге Галапагос популяцию или сообщество, которое растет и размножается из одного набора генов, а, значит, по своей сути имеет все меньшее и меньшее разнообразие.

Дарвин появился на научной арене задолго до того, как стало известно о генетическом разнообразии. С того времени очень многие исследователи дополнили его теорию, предложив множество новых идей. Генетический набор популяций вьюрков ожидаем в случае их переноса в этой части Тихого океана. Например, в Галапагосском регионе есть игуаны, которые напоминают тех, что живут на материке, но при этом они другие. Во-первых, они могут плавать. Игуаны, живущие в джунглях, этого не умеют. Иногда бури бывают достаточно мощными для того, чтобы забросить на острова и более крупных животных, но в данном случае игуаны прибыли другим путем. Вдоль побережья, заросшего густыми лесами, нередко дрейфует множество бревен или поваленных деревьев. Если вы ящерица, ползающая по деревьям, то что вам остается делать, если ваше дерево очутилось в море? Держаться покрепче. В конечном итоге, если вы окажетесь на острове, вы изо всех сил начнете делать то, что необходимо для жизни – а значит, вплотную займетесь вопросом размножения с другой приплывшей на дереве игуаной. Мы можем исследовать их гены и сравнить с генами игуан, оставшихся на материке, чтобы получить результат, предсказанный эволюционной теорией: уменьшение разнообразия с востока на запад вдоль всего архипелага.

Этот вид новых популяций, закрепляющихся и осваивающих определенную местность, доселе им незнакомую, мы называем «основателями». Они создают новые сообщества так же, как люди-основатели учреждают компании или ведомства. Только эти основатели из животного мира боролись за свою жизнь и, в частности, за жизни своих потомков.

В общем, основатели появляются из генетического бутылочного горлышка и сами же его создают. Ведь численность основателей, начинающих новую жизнь в незнакомой им местности, будет меньше, а следовательно, и генное разнообразие в этой небольшой популяции также будет меньше, чем можно увидеть у исконных племен или общин, из которых они появились. Популярный пример такого явления – поселенцы в Южной Африке. Приплыв из Голландии, они, видимо, завезли с собой ген, который делает человека восприимчивым к болезни Хантингтона – дегенеративного заболевания головного мозга. Люди, страдающие этим заболеванием, часто совершают резкие движения, особенно лицом и плечами и к тому же имеют определенную форму слабоумия. На мысе Доброй Надежды в Южноафриканском регионе людей с таким заболеванием гораздо больше, чем среди всего остального мирового населения. Города Кейптаун и Йоханнесбург были основаны сравнительно небольшой группой голландцев, в которой кто-то нес в себе этот неприятный ген. Когда на юге Южной Африки образовывалось местное сообщество, гены этой африканской популяции прошли через бутылочное горлышко. Еще один знаменитый пример – это превалирование гемофилии в кровных представителях британской королевской семьи.