Текст книги "Волшебная эволюция"

Автор книги: Ханна Нюборг Стестад

сообщить о нарушении

Текущая страница: 1 (всего у книги 12 страниц)

Ханна Нюборг Стёстад
Волшебная эволюция
Зачем рыбы взбираются по водопадам, а пауки танцуют

^{Hanna Nyborg Støstad}

^{EVENTYRLIG EVOLUSJON}

^{Hvorfor fisker klatrer і fosser og flaggermus gir blod}

Рецензия

Книга Ханны Нюборг Стёстад – об эволюции животных. Разумеется, это далеко не первая книга на подобную тему. Но теория эволюции интересна тем, что со времен выхода основополагающего труда Чарльза Дарвина она продолжает оставаться актуальной областью научного поиска. Неудивительно, что и научно-популярных книг тоже написано немало.

В тридцатые годы XX века стремительно развивающаяся генетика дала теории Дарвина материальную базу. Мы поняли не только как появляются и исчезают виды животных, но и как именно это может произойти. Хотя бы в общих чертах, – на многие вопросы точного ответа по-прежнему нет. С тех пор эволюционная биология становится все более широкой междисциплинарной областью. Самые разные отрасли биологии вносят свой вклад в это направление. Тут и традиционные описательные дисциплины, такие как орнитология, энтомология и другие разделы зоологии и ботаники, и экология, позволяющая лучше разобраться во взаимодействии организмов с окружающей средой, и этология, изучающая поведение. Современные направления молекулярной биологии, помогающие понять, как гены реализуются в реальном живом организме, внесли колоссальный вклад в построение теории и довольно сильно поменяли картину, но не отменили всех прочих наук.

И книга «Волшебная эволюция» раскрывается перед читателем похожим образом. Здесь нет строгой теории – необходимые для понимания основы можно найти в любом школьном учебнике. Это скорее сборник историй, примеров, показывающих, как происходит эволюция в природе. Здесь не так много однозначных ответов, и если ответ неизвестен, автор Ханна Стёстад в этом честно признается. Думаю, книга учит ставить вопросы. А в науке это, пожалуй, самое главное.

Читателю предстоит разобраться, как в ходе эволюции – нецеленаправленного, в сущности, процесса – могли появиться высокоорганизованные организмы, изощренные формы поведения, сложнейшие сообщества животных одного вида (такие, как муравейник) и теснейшие связи между представителями разных видов (как между раком-отшельником и актинией). Ответ дается на основе конкретных примеров: жизнь тех или иных животных рассматривается с точки зрения эволюции.

В первой части книги автор рассказывает о приспособленности животного к среде обитания. Это означает: выживает самый приспособленный? Как эта приспособленность может выглядеть? Всегда ли это – самый сильный? Почему слепнут подземные рыбы, лемуры прыгают хуже, чем могли бы, а птицы и бабочки не улетают в теплые края навсегда? Ханна Стёстад подбирает интереснейшие (и надо сказать, довольно оригинальные, неизбитые) примеры различных способов адаптироваться к среде и показывает ограничения, стоящие перед любым живым организмом: ресурсы всегда ограниченны, невозможно стать успешным сразу во всех областях. В некоторых случаях приспособиться – значит отказаться от чего-то. Здесь же обсуждается сложнейшая тема связи генов и поведения, для разнообразия – на самых классических объектах: березовой пяденице и дарвиновых вьюрках.

Вторая часть книги посвящена выращиванию потомства и половому отбору – одной из самых ярких тем в эволюционной биологии: брачные турниры и наряды, измены, насилие и забота о потомстве, снова множество интересных примеров и ссылок на актуальные исследования. Причем тема приспособленности опять рассмотрена с самых разных сторон: от особенностей поведения и облика до строения сперматозоидов.

В третьей части автор разбирает вопросы возникновения сложных сообществ и взаимоотношений между неродственными организмами. Откуда берется альтруизм, если каждый заинтересован в том, чтобы в первую очередь передать собственные гены? Как ядовитые животные приобретают яркую, предупреждающую окраску? Можно ли победить в гонке вооружений с помощью обмана? Как устраиваются в жизни паразиты и откуда берется симбиоз?

И последний раздел рассматривает пределы устойчивости этих сложных систем. В какой момент способность животных приспосабливаться дает сбой? К чему это приводит? И как на эту и без того сложнейшую систему взаимосвязей влияют люди? Актуальные темы воздействия человека на природу не оставили автора равнодушной, но раскрываются они также с точки зрения эволюции.

Книга показывает жизнь животных через призму эволюции. Муравьи-листорезы и лемуры, раки-щелкуны и летучие мыши – вампиры и множество других удивительных и знакомых нам животных проходят перед глазами читателя, и их истории сплетаются в единую, сложную и красивую картину эволюции живой природы.

Автор не остается на позиции отстраненного наблюдателя. Нет, все персонажи вызывают живую эмоциональную реакцию: кто-то восхищает, кто-то удивляет, кто-то даже пугает. И такой подход, как ни странно, делает сложные концепции проще и ближе читателю.

Книга написана легким языком, без избытка терминологии. В этом ее достоинство, она будет понятна и интересна широкому кругу читателей: школьникам, студентам, любителям живой природы. Но все-таки базовые представления (что такое эволюция, например) читателю лучше уже иметь. Впрочем, школьного учебника биологии для понимания книги будет достаточно. Простота и легкость изложения не делают книгу поверхностной – она содержит множество ссылок на самые современные исследования в разных областях эволюционной биологии. Даже список использованной литературы может оказаться очень интересным путеводителем по миру современной науки.

Маргарита Михайловна Атрощенко, заведующая отделом экологии и физиологии человека и животных Государственного биологического музея им. К. А. Тимирязева, кандидат биологических наук

Предисловие

Я всегда любила животных, но лишь когда начала изучать биологию, наконец осознала, насколько мало я знаю о причинах образа жизни и поведения животных. Чем дальше я углублялась в предмет, тем больше меня завораживала окружающая природа. Например, услыхав птичью трель, я пыталась предположить, почему эта птица поет именно так, а не иначе и что способствовало формированию этой трели. Взглянув на природу сквозь призму эволюции, я увидела мир другими глазами. В течение четырех лет, с 2014 по 2018 год, я изучала эволюцию животных и работала над кандидатской диссертацией по эволюционной биологии на базе Музея естественной истории в Осло. За это время мне довелось услышать множество историй о животных от коллег со всего мира. Одни рассказы казались совершенными небылицами, другие шокировали своей жестокостью, третьи вызывали улыбку умиления. В этой книге я хочу поделиться своими любимыми историями, чтобы как можно больше читателей прикоснулись к миру эволюции.

В основном тексте мне удалось упомянуть далеко не всю литературу и не все научные дискуссии по теме, поэтому если вас заинтересовал какой-то вопрос или вы хотите что-то прояснить для себя, к вашим услугам список источников в конце книги. Библиография содержит ссылки на научные статьи, из которых взяты приведенные мной примеры (в порядке их появления по ходу текста). Там же упомянут ряд пособий и даны дополнительные комментарии. Не все они имеют норвежское название, и в некоторых случаях я использовала собственный вариант перевода с английского языка<sup>[1]1
  В случаях отсутствия русскоязычного названия мы также используем собственный вариант перевода с английского языка. – Прим. перев.


[Закрыть]</sup>. В списке приведены латинские и английские названия. В Заключении вы найдете список актуальных организаций, занимающихся защитой животных и окружающей среды.

Введение
Муравей-листорез

В тропических лесах Колумбии проживает сообщество земледельцев. Основным источником пропитания сообщества служит гриб, произрастающий исключительно в этом регионе, поэтому крестьяне всячески оберегают грибницу, выпалывают сорняки и удобряют почву. Рабочие стройными колоннами отправляются на поиски удобрения, а их королева остается дома. Эти крестьяне, рабочие и королева – не люди. Это муравьи.

У муравьев-листорезов – одно из самых сложно устроенных сообществ на нашей планете, возможно, уступающее лишь человеческому. В отличие от людей, которые начали возделывать землю всего десять тысяч лет назад, у муравьев гораздо более впечатляющий опыт, ведь они выращивают грибы уже на протяжении пятидесяти пяти миллионов лет.

История жизни муравьев-листорезов начинается с роения. С началом роения сотни тысяч муравьев массово покидают свои гнезда, чтобы основать новые колонии. Во время роения одна из самок спаривается с одним из самцов, и в результате она уже больше никогда не будет нуждаться в спаривании. Она готова стать королевой своей новой колонии, королевой без короля.

Когда королева находит идеальное место для гнезда, она в первую очередь вырывает небольшую подземную камеру, где «сажает» частицу грибницы, принесенную из прежнего гнезда. Затем она удаляется в другую темную камеру, чтобы отложить яйца. Вскоре из яиц вылупляются личинки, которые со временем превращаются во взрослых муравьев. Эти муравьи помогают королеве ухаживать за гнездом и грибницей, тогда как она сама занята лишь откладыванием яиц. Все вновь появившиеся муравьи являются сестрами, дочерями королевы. Они ни с кем не спариваются, поэтому никто из них не даст приплода.

Лишенные потомства, сестры находят себя в заботе о колонии. Помимо королевы, в колонии проживает четыре типа муравьев: малые и большие солдаты, которые защищают гнездо от врагов, а также малые и большие рабочие, они возделывают грибницу. Более крупные рабочие трудятся в лесу, где собирают упавшие с деревьев листья. Найдя подходящий лист, муравьи своими мощными челюстями разрезают его на мелкие кусочки, затем взваливают эти кусочки на спину (груз зачастую весит больше, чем сам муравей) и несут их в гнездо. Рабочие следуют по знакомым тропам, и чтобы избежать столкновений на «магистралях», выстраиваются в стройные колонны.

По возвращении в гнездо листья передаются малым рабочим, которые пережевывают их и используют как удобрение для грибницы. Гриб растет подобно голубой плесени на сыре, и как только он становится достаточно большим и зрелым, муравьи снимают урожай и поедают его. Рост гриба напрямую зависит от поставки удобрения муравьями, но и муравьи, в свою очередь, полностью зависимы от гриба, ведь они не способны переваривать сырую растительную пищу. Именно поэтому они так заботятся о грибнице. Они не только подкармливают ее: специально обученные малые рабочие оберегают ее от вредного гриба-паразита, поддерживая чистоту на грядках. Отходы собираются и выносятся на компостную кучу за пределами гнезда.

Спустя год снова наступает пора роения. Из яиц вылупляется новое плодовитое поколение – самки, призванные стать королевами, и самцы, которым в течение их короткой жизни предстоит спариться с самками из других гнезд. По окончании роения самцы погибают, а королевы создают собственные колонии и высаживают в новых гнездах грибы.

Кажется совершенно невероятным, что это сложное сообщество сформировалось в ходе эволюции. Подземные муравьиные гнезда могут достигать восьмидесяти метров в глубину и восьмидесяти метров в диаметре, при этом в самых больших из них проживает свыше восьми миллионов особей различной специализации. Неужели подобная система могла появиться без целенаправленного, интеллектуального планирования?

Эволюция – процесс отнюдь не запланированный, однако существовали веские причины для того, чтобы муравьиное сообщество стало именно таким, каким мы его знаем сегодня. Наблюдения за ныне живущими животными проливают свет на процессы эволюции: изучая некоторые из наиболее интересных видов, мы можем попытаться понять, каким образом сформировались столь сложные сообщества и изумительные модели жизненного уклада.

Эта книга состоит из четырех частей. В первой из них повествуется о борьбе индивидов за выживание и влиянии этой борьбы на формирование специфичного образа жизни. Во второй части рассматривается семейная жизнь животных: отношения с потенциальными партнерами, конкурентами, отпрысками и родителями. В третьей части описывается взаимодействие животных, не связанных родственными узами, – как между сородичами, так и между представителями разных видов. В четвертой, заключительной, части мир рассматривается в еще более укрупненном масштабе: мы поговорим о том, каким образом животные вынуждены приспосабливаться к стремительно меняющейся среде.

Я надеюсь, что не только смогу заразить вас своей увлеченностью волшебным миром фауны, но и помогу вам чуть лучше понять, почему все живые существа – вы, я и муравьи-листорезы – живут именно так, как живут.

Часть I
Миллионы способов выжить

Глава 1
Преимущества и недостатки

На первый взгляд жабовидная ящерица (или рогатая ящерица) скорее похожа на камбалу с ногами, чем на игуану, хотя она относится к подотряду игуанообразных. Благодаря камуфляжной окраске – темные пятна на бежевом фоне – ее плоское тело сливается с песком и сухой каменистой землей Техаса. Снующие рядом лисы обычно не замечают эту ящерицу. А если кто-то ее и заметит, она способна дать отпор.

Жабовидная ящерица оснащена тремя средствами защиты. Во-первых, ее тело сплошь покрыто шипами, а прямо за головой расположены два острых рога, так что жевать такую добычу не слишком удобно. Во-вторых, ящерица способна надуваться подобно иглобрюхой рыбе, которая вмиг превращается в колючий шарик. Однако наибольший интерес представляет третий защитный механизм: жабовидная ящерица умеет стрелять кровью из глаз. Когда ящерица чувствует угрозу (например, если рядом появляется слишком любопытная лиса), отток крови из головы перекрывается, кровяное давление в голове возрастает, капилляры вокруг век лопаются, и из уголков глаз ящерицы брызжет кровь прямо в морду лисице. Пока лиса пытается сообразить, что произошло, ящерицы уже и след простыл. К тому же вкус игуаньей крови лисе противен, и она решает поискать себе на обед что-нибудь получше.

Жабовидные ящерицы маленькие, и при отсутствии защитных средств они стали бы легкой добычей для многих хищников. Очевидно, что ящерица, оснащенная эффективными средствами обороны, обладает явным превосходством. Такая особь имеет больше шансов выжить и вывести многочисленное потомство. Конечно, больно, когда в глазах лопаются сосуды, и раны заживают не сразу, но если на кону жизнь, можно вынести кратковременное страдание. На чаше весов преимуществ больше, чем недостатков.

Ящерицы, чей образ жизни имеет значительные преимущества и несущественные недостатки, обзаводятся многочисленным потомством и передают следующему поколению свои особенности. Выгодные качества передаются по наследству, в то время как вредоносные постепенно исчезают. Игуана, умеющая выпрыскивать кровь из уголков глаз, выживает и производит на свет приплод, способный обороняться таким же способом.

Возможно, некоторые из детенышей этой ящерицы научатся еще более эффективно защищаться от врагов брызгами крови, и эти особи дадут потомство, куда более жизнеспособное, чем его бабушки и дедушки. Не слишком проворных съедят: лиса только рада поживиться нерасторопной добычей. В течение многих поколений, в которых самые успешные оказывались наиболее плодовитыми, способность разбрызгивать кровь из глаз постепенно развивается. В какой-то момент эти игуаноподобные достигают в своем умении поистине экспертного уровня: маленькая ящерица может выпрыскивать кровь на расстояние полуметра. Этот процесс называется естественным отбором.

Слепая пещерная рыба приспособилась к окружающей среде не за счет развития нового качества, а благодаря утрате одной способности. В недрах Мексики расположена сложная система темных пещер; воздух здесь прохладный и влажный, а попадающая извне вода скапливается в небольших подземных озерах. За исключением летучих мышей, здесь почти никто не живет, и ничего не растет: в таком мраке мало кто может найти пропитание. Но пещерной рыбе в этих условиях удалось выжить благодаря переходу на режим жесткой экономии.

Зрение – весьма энергозатратная функция. Энергия требуется не только для функционирования самой сетчатки глаза, но и для мозговой активности, связанной с обработкой полученной от органов зрения информации. К тому же глаза очень ранимы: зрение легко потерять, заразившись опасными для здоровья и жизни инфекциями. Мы с вами ведем активный образ жизни на свету и готовы пойти на многие неудобства ради способности видеть, однако у рыбы, обитающей на дне подземной пещеры, потребность в зрении равна нулю. В конечном счете что мог бы ей сообщить мозг, получающий сигнал от глаз? Разве что то, что вокруг все та же непроглядная тьма.

Примерно пять миллионов лет назад какие-то рыбы, обитающие на территории современной Мексики, заплыли в пещеры и поселились в их недружелюбной темноте. Со временем они утратили способность видеть. Рыбы, которые не затрачивали лишнюю энергию на зрение, могли выживать при более скудном питании и экономить энергию для других целей. Они обзаводились многочисленными отпрысками, у которых зрение было еще менее развито, чем у родителей. Процесс повторялся до тех пор, пока все рыбы в пещерах не ослепли полностью.

Пещерные рыбы ориентируются в пространстве благодаря способности чувствовать малейшие изменения в давлении окружающей их воды. Для охоты им не нужны глаза; они поедают все, что попадается на пути, например экскременты летучих мышей. Эта особенность пещерных рыб нашла отражение и в строении их мозга: отдел мозга, отвечающий за обработку визуальной информации, у них значительно меньше, чем у их сородичей, обитающих в открытых реках. Существует множество изолированных пещер, населенных слепыми рыбами. Маловероятно, что лишенные зрения рыбы выходили на белый свет, чтобы перебираться из одной пещеры в другую, поэтому ученые предполагают, что потеря зрения повторялась и закреплялась многократно у разных линий рыб.

Напрашивается вывод о том, что при естественном отборе вовсе необязательно побеждает сильнейший. Или самый «продвинутый», или «сложносочиненный». Побеждает наиболее приспособленный, то есть имеющий больше преимуществ, чем недостатков. Таким образом, в ходе эволюции могут формироваться как более сложные, так и более простые структуры или навыки, – в зависимости от того, что выгоднее для конкретной среды обитания. Одни только бактерии чего стоят: жизнеспособность этих простейших организмов просто поражает.

У таких видов, как пещерные рыбы, обитающие в специфичной среде на протяжении многих поколений, было предостаточно времени, чтобы выработать у себя полезные качества, необходимые для жизни именно в этой среде. Если вам попадется безглазая рыба, то с большой долей вероятности можно утверждать, что она живет в кромешной тьме. Наблюдая за поведением животных, эволюционный биолог способен сделать довольно точные предположения о том, какие качества и способности важны (или не важны) для данного вида в данной среде. Наблюдение позволяет нам понять, почему животные выглядят и ведут себя именно таким образом.

Утром на острове Мадагаскар туман тяжелой неподвижной пеленой окутывает влажные стволы огромных деревьев тропического леса. В их плотной листве обитают тысячи видов животных. Среди них есть и лемуры; это настоящие эксперты по части жизни на ветвях, ведь они обитают в тропических лесах уже более пятидесяти миллионов лет. Однажды утром на свет появляется малыш, совсем кроха. В серой мгле движется тень. Загораются два желтых глаза. Они пытаются охватить весь окружающий влажный лес и оценить обстановку: нет ли какой опасности?

Детеныш лемура вари ползет по гладкой серо-коричневой ветви. Это маленькая самка, у нее мех густой и пушистый, черный на лбу и спине, белоснежный на ушах и руках; мордочка обрамлена пышной белой бородкой. Она похожа на плюшевого мишку и одновременно на панду. Вот она впервые вылезает из гнезда, прислушивается, оглядывается вокруг, широко раскрыв большие желтые глаза, и принюхивается, подергивая маленьким черным носиком. В тропическом лесу пахнет мокрой землей, мхом и цветами. До сих пор юная самка сидела в уютном гнезде из веток, листьев и собственной шерсти, ее кормили мать и тетки, но теперь она достаточно большая, чтобы искать пропитание самостоятельно. Она отталкивается ногами, прыгает на полметра вперед и оказывается на соседнем дереве.

Лемуры вари проводят большую часть жизни на деревьях, перепрыгивая с ветки на ветку. Некоторые разновидности лемуров, например кошачий лемур, которого легко узнать по полосатому хвосту, нередко спускаются на землю, однако именно на высоте лемуры проявляют свои самые сильные стороны. Отталкиваясь мощными задними ногами, они совершают прыжок и приземляются, обхватив ветку цепкими пальцами. Со стороны перемещение лемуров с дерева на дерево выглядит непринужденным и элегантным.

Как же мадагаскарским лемурам удалось научиться так прыгать? Казалось бы, все понятно: тот, кто умеет хорошо прыгать, с наименьшими усилиями заберется дальше остальных и найдет больше еды. Однако природа редко дает простые ответы. Изучением этой способности прыгать и ее развитием у лемуров занимались, в частности, два британских ученых – Робин Кромптон и Уильям Селлерс. Они замеряли различные показатели прыжков лемуров – высоту, длину, силу толчка. Ученые с удивлением обнаружили, что лемуры используют свои ресурсы отнюдь не оптимально. Техника прыжка лемуров такова, что длина прыжка не соответствует количеству затраченной на него энергии. Иными словами, если бы лемуры прыгали по-другому, они могли бы двигаться быстрее и находить больше еды с меньшими усилиями. Это странное обстоятельство навело исследователей на мысль: прыгая с дерева на дерево, лемуры преследуют вовсе не одну цель – поиск пищи, а несколько.

Совсем скоро нашей юной самке лемура предстоит использовать свое умение прыгать для достижения другой цели. Вот она нашла несколько сочных ягод и теперь медленно их пережевывает. Вдруг раздается предупреждающий крик, лемур настораживается. Раздается шорох, лемур оборачивается, видит чьи-то очертания, и вдруг из густой листвы прямо на нее выпрыгивает крупное животное. Это фосса – похожий на кошку или небольшую пантеру хищник со светло-коричневой шерстью, маленькой головой, круглыми ушами и большими зоркими глазами. Наша самка отталкивается одной из задних лап, отскакивает влево – туда, куда фоссе не добраться. Она стремительно перескакивает с ветки на ветку, с дерева на дерево и оказывается в безопасности.

Главное для лемура – не стать добычей для хищников, и исследование британских ученых доказывает, что лемурам удалось довести до совершенства технику прыжков, которая позволяет передвигаться максимально непредсказуемо. Например, они могут нагружать одну ногу больше другой, чтобы быстро менять направление. Таким образом, приоритет для лемуров вовсе не в дальности прыжка, а в точности и быстроте движений. Деревья тропического леса ломятся от плодов, и всеядным лемурам не нужно перемещаться далеко в поисках пищи. В то же время лемуры, особенно молодые, нередко подвергаются нападению хищников – фосс и крупных птиц.

Наиболее выгодным для лемуров было бы прыгать и непредсказуемо, и энергоэффективно, однако строение мышц и костей, а также сама техника прыжка таковы, что оптимизировать можно лишь что-то одно. Любая способность имеет как преимущества, так и недостатки; поскольку риск погибнуть от зубов хищника выше риска умереть от голода, лемуры на протяжении многих поколений специализировались именно на уходе от хищников, благодаря чему все лучше и лучше приспосабливались к своей среде обитания.

Ученые, посвящающие себя разгадке больших и малых тайн природы, опираются на опыт своих предшественников, которые ранее искали ответы на схожие вопросы. Приступая к очередному исследовательскому проекту, я в первую очередь пытаюсь найти всю информацию, уже имеющуюся в распоряжении науки, и зачастую нахожу полезные данные как в свежих исследованиях, так и в трудах самых первых биологов. Хотя многие ученые заслуживают уважения в этой связи, ни одну книгу об эволюции невозможно написать без упоминания Чарльза Дарвина. Почти вся деятельность современных биологов основана на принципах, заложенных Дарвином в его труде «Происхождение видов», увидевшем свет в 1859 году.

Вплоть до публикации научной работы Дарвина монополия на объяснение загадок природы принадлежала церкви. Бог поместил на Землю человека и животных, все они были приспособлены к своим задачам, поскольку Бог сотворил их именно такими. И точка. Дарвин же, напротив, аргументировал развитие естественным отбором. Хотя его взгляды были приняты научным сообществом не сразу, сейчас мы располагаем убедительными доказательствами того, что Дарвин был прав.

И все же Дарвин знал довольно мало о лежащем в основе эволюции механизме. Только в 1953 году, почти через сто лет после публикации «Происхождения видов», было совершено открытие, относящееся к структуре ДНК. Розалинд Франклин, Джеймс Уотсон, Фрэнсис Крик и Морис Уилкинс выяснили, как устроена ДНК<sup>[2]2
  Еще в 1944 году эксперимент Освальда Эверца, Колина Маклауда и Маклина Маккарти доказал, что именно ДНК является носителем наследственной информации. – Прим. науч. ред.


[Закрыть]</sup>. После этого открытия стало ясно, как именно наследственная информация хранится и передается потомкам. Когда мы наследуем те или иные качества от своих родителей, происходит копирование их ДНК, то есть генов. Я не стану подробно описывать генетический механизм, скажу лишь, что гены образуют основу, откуда следует все, в том числе и образ жизни животных. Поняв самое главное о генах, мы сможем лучше разобраться в самых странных природных феноменах.

Гены, отдельные участки молекулы ДНК, являются своего рода инструкцией. В них закодирована, то есть прописана, информация о последовательности аминокислот в структуре белков, набор которых определяет все, начиная от цвета глаз и заканчивая даром речи. Жабовидная ящерица разбрызгивает кровь из глаз потому, что в ее генах заложены способности, необходимые для функционирования этого механизма, например способность перекрывать отток крови из головы. Гены располагаются в строго определенном порядке, который называется генóмом. Благодаря сложному взаимодействию миллионов генов внутри генома формируется мышечный каркас, гормоны, нервная система, тип реакции и множество других элементов, сумма которых и составляет модель поведения. Если поведение оказывается полезным, существует высокая вероятность, что отвечающие за него гены передадутся следующему поколению, и тогда, со временем, подобное поведение станет обычным для особей этого вида, поскольку оно будет закреплено в генах. У тех же муравьев-листорезов имеется множество различных генов, благодаря которым муравьи знают, где искать листья, как выстраиваться в колонну, как ухаживать за грибницей; эти гены передаются из поколения в поколение на протяжении миллионов лет.

Группа животных одного вида, проживающих вместе и обменивающихся генетическим материалом, то есть спаривающихся, называется популяцией. Понятия вид и популяция пересекаются, но как правило, вид состоит из нескольких популяций. Например, все проживающие на одном острове лисы составляют одну популяцию. В фокусе внимания эволюции находятся изменения, затрагивающие среднестатистического представителя популяции или вида. Если в Норвегии рождается один человек с очень длинными ногами, это вовсе не означает, что население Норвегии в целом хоть как-то изменилось. Чтобы говорить об эволюционном развитии, должно быть зафиксировано увеличение среднего роста населения. Изменение должно затронуть те гены, которые являются обычными и распространенными.

Существуют три основных способа изменения генов от поколения к поколению: рекомбинация, мутация и селекция. Рекомбинация происходит при спаривании двух организмов, в результате чего потомство получает комбинацию генов обоих родителей. Половина генов достается приплоду от матери, половина – от отца. Так происходит у всех животных, однако иногда случается, что у отпрыска, при объединении свойств родителей, возникают совершенно новые качества, которыми предки не обладали. Такое, например, может произойти, если спариваются представители разных видов и у них рождается потомство. В Южной Америке обитает ядовитая гадюка Bothrops neumedi, яд которой состоит из смеси различных белков. Одни белки вызывают быстрое свертывание крови, другие запускают воспалительные процессы. У предков этой змеи яд был значительно проще по составу и воздействию, однако со временем при спаривании особей с разными свойствами ядов сформировался сложносоставной яд, вызывающий синяки, опухоли и даже смерть клетки у человека, а также способный убить небольшую мышь.

Мутация – это «программный сбой». При копировании генов иногда, по чистой случайности, выходят не совсем идентичные копии, так что генетический материал у потомства немного отличается от родительского. Большинство мутаций незначительны и незаметны для животного в целом, однако некоторые из них могут привести к опасной патологии и даже летальному исходу. Особи с серьезными мутациями зачастую погибают задолго до того, как мать осознает, что беременна. Однако крайне редко, опять же абсолютно случайно, мутация может сыграть в пользу особи. Вдруг появляется ген, наделяющий отпрыска позитивными признаками, которых не наблюдалось у родителей. У этой особи появляются более высокие шансы на выживание, а значит, мутация с большой долей вероятности передастся следующему поколению. С течением времени такие полезные мутации распространяются, в итоге меняя признаки, присущие всей популяции.

Березовая пяденица, маленькая бабочка, оказалась в выигрыше именно благодаря удачной мутации. В конце XVIII века индустриальная революция в Англии ощутимо сказалась на экологической обстановке. В некогда чистом и свежем воздухе витала взвесь пыли и грязи, а линия горизонта едва читалась сквозь охристый туман. Белые стволы деревьев почернели. Для пядениц это стало настоящей бедой. Прежде на белых крыльях пядениц были черные пятнышки, такая окраска позволяла им сливаться с белой корой берез во время сна. Но теперь этот камуфляж не мог скрыть их от голодных птиц. Множество беззащитных бабочек погибло, однако в начале XIX века произошло кое-что необычное: на свет появилась черная березовая пяденица<sup>[3]3
  В начале XIX века избирательное выедание светлых бабочек привело к тому, что частота встречаемости черных березовых пядениц многократно выросла. Темные бабочки регулярно появлялись в природе, но именно в условиях высокой загрязненности атмосферы получили преимущество. – Прим. науч. ред.


[Закрыть]</sup>. Своим обликом они были обязаны ошибке: целый отрезок цепочки ДНК оказался не на своем месте, так что в геноме закрепился код, отвечающий за несколько иные белки. Как следствие, изменилась выработка пигмента на крыльях. Черная пяденица вышла победителем, дала многочисленное потомство, и измененный геном распространился по популяции березовых пядениц Англии. Впервые черная березовая пяденица была зарегистрирована в 1848 году в Манчестере, а к концу XIX века почти все березовые пяденицы в этом городе стали черными.