Современные Дарвины

СОВРЕМЕННЫЕ ДАРВИНЫ

Всего за две недели до своей смерти Чарльз Дарвин написал короткую статью о крошечном моллюске, найденном в лапах водяного жука в одном из прудов Центральной Англии. Это была его последняя публикация. Человеком, приславшим ему жука, был молодой сапожник и натуралист-любитель по имени Уолтер Дроубридж Крик. Сапожник в итоге женился, у него родился сын по имени Гарри, у которого в свою очередь также родился сын по имени Френсис. В 1953 году Френсис Крик, совместно с молодым американцем по имени Джеймс Уотсон, совершит открытие, которое победоносно подтвердит многие выводы Дарвина об эволюции.

Подтверждение придет не со стороны ископаемых окаменелостей и не со стороны ныне живущих существ или в результате препарации их органов. Оно придет от рукописи. Крик и Уотсон обнаружили, что каждый организм несет химический код собственного создания внутри своих клеток, рукопись, написанная на языке, общем для всей жизни. — Все органические существа, когда-либо жившие на этой планете, происходят от одной первоначальной формы,- писал Дарвин. Он так искренне полагал. Молодые же Дарвины не стали гадать. Чтобы понять историю эволюции, ее суть и механизм, они приняли во внимание генетическую рукопись.

В качестве примера рассматривались знаменитые галапагосские вьюрки. Дарвин в свое время обратил внимание на разнообразие их клювов — некоторые широкие и глубокие, другие продолговатые, третьи маленькие и короткие. Он предположил, что, несмотря на все различия, все вьюрки являются очень близкими родственниками. — Наблюдая эту похожесть и различие в строении в пределах одной небольшой, связанной тесными узами родства группы птиц,- писал он в «Путешествии Бигля»,- можно действительно представить себе, что вследствие первоначальной малочисленности птиц на этом архипелаге был взят один вид и видоизменен в различных целях. Это была также вдохновенная догадка. Но, анализируя близкое сходство их генетических кодов, ученые сегодня смогли подтвердить, что галапагосские вьюрки действительно произошли от одного вида. ДНК не только подтверждает действительность эволюции, она также показывает, как видоизменяются живые существа. Недавно Архат Абжанов из Гарвардского университета и Клифф Табин из Медицинской школы Гарварда в ходе исследований подтвердили влияние генов на форму клюва. Благодаря генам вырабатывается особый протеин. Абжанов и Табин обнаружили, что когда активен (ученые используют слово «выражен») ген для протеина BMP4 в растущей челюсти эмбриона вьюрка, это делает клюв глубже и шире. Этот ген наиболее сильно выражен у большого земляного вьюрка (Geospiza magnirostris), который использует свой сильный клюв, чтобы раскрывать большие семена и орехи. У других вьюрков активен ген, отвечающий за протеин кальмодулин, который делает клюв длиннее и тоньше. Этот ген особенно выражен у большого кактусового земляного вьюрка (G. Conirostris), который использует свой вытянутый клюв для добывания семян из плодов кактуса. На другой группе островов, у берегов залива Флориды, пляжные мыши имеют окраску более бледную, нежели у их родственников с континента. Это делает их менее заметными на бледном песке, так как охотятся на них и совы, и ястребы, и цапли. Хопи Хокстра, также из Гарварда, и ее коллеги связали разницу в цвете с изменением всего одной буквы в одном гене, который блокирует выработку пигмента в мехе мышей. Эта перемена произошла, когда сформировались острова, менее 6000 лет назад. Величайшая идея Дарвина состоит в том, что естественный отбор в значительной степени отвечает за многообразие особенностей внутри одного вида. Сегодня, в клювах вьюрков и мехе мышей, мы действительно видим естественный отбор в работе, формирование и видоизменение ДНК, генов и их выражение в адаптации организма к специфическим условиям. Дарвин, предполагавший, что эволюция идет очень медленно и заметна лишь в ископаемых останках, должно быть, был бы сильно удивлен и восхищен другим открытием. В тех же самых галапагосских вьюрках современные Дарвины смогли рассмотреть эволюцию, происходящую в настоящее время. В 1973 году Питер и Розмари Грант из Принстонского университета начали ежегодные наблюдения за популяцией вьюрков на крошечном островке галапагосского архипелага Дафни Мейджор. Вскоре они обнаружили, что птицы, по сути, развиваются из года в год, по мере того как условия на острове колеблются от влажных к сухим и обратно. К примеру, на Дафни Мейджор изначально существовали лишь два регулярно гнездящихся вида вьюрков, одним из которых являлся средний земляной (G. fortis), питавшийся мелкими семенами. Во время суровой засухи 1977 года запасы мелких семян истощились, и птицы вынуждены были перейти на более крупные и твердые семена. Для такой пищи клювы должны быть крупнее, и выжившие птицы передали эту особенность своим потомкам. Другое изменение имело место с появлением в 1982 году конкурента — большого земляного вьюрка, который тоже питается большими жесткими семенами. Много лет два вида мирно сосуществовали и к 2002 году водились на острове в изобилии. Но снова жестокая засуха, и к 2005 году лишь 13 больших и 83 средних земляных вьюрка осталось в живых. Удивительно, вместо подстраивания под засуху переходом на крупные семена, как это было 28 лет до того,

у выживших средних вьюрков было отмечено уменьшение размеров клюва. В соревновании со своими более крупными родственниками они перешли на очень мелкие семена и, таким образом, заняли свою нишу в выживании. Вьюрок с маленьким клювом не является новым видом, но Питер Грант считает, что для его появления достаточно нескольких подобных эпизодов, причем представители этого нового вида уже не будут выбирать для воспроизводства особи родительского типа.
Изменения, наблюдаемые среди вьюрков Галапагоса — классический пример «адаптивной радиации», каждый вид развивается от общего предка, чтобы питаться особым видом пищи. Другую известную эволюционную радиацию можно показать на примере другого типа островов – островов воды. Озера и реки Восточно–Африканской зоны разломов населяет около 2000 видов цихловых рыб, что эволюционировали от нескольких предков, некоторые из них уже в текущий геологический период. К примеру, озеро Виктория, наибольшее из этих озер, было сушей еще 15000 лет назад. 500 различных видов цихлид, обитающих в нем, произошли с того времени от небольшого начального количества видов. Подобно вьюркам, эти рыбы адаптировались к пище в различных ареалах обитания, таких как каменистые или песчаные ложа озер. Некоторые из них питаются водорослями и имеют плотно посаженные зубы, пригодные для соскабливания и срывания растений, в то время как другие потребляют в пищу моллюсков и имеют крепкие, мощные челюсти, способные раскалывать их раковины. Но какой же ген отвечает за размеры челюстей этих рыб?

Ген протеина ВМР4 — тот же ген, что делает клюв галапагосского вьюрка глубже и шире. Какое доказательство правоты Дарвина в его идее об общности всех видов может быть лучше, нежели то, что один ген выполняет одну работу в птицах и рыбах на разных континентах?
В своем «Происхождении видов» Дарвин тактично оставил невысказанной мысль о том, как его теория распространяется на человечество. Десятилетие спустя, он поднял этот вопрос в своем труде «Происхождение человека». Дарвин определенно счастлив был бы узнать сегодня, что определенный ген, названный FOXP2, отвечает за нормальное развитие речевой деятельности у людей и птиц одновременно. В 2001 году Саймон Фишер с коллегами из Оксфордского университета установил, что мутация этого гена является причиной речевых дефектов у людей. Позднее он продемонстрировал это на мышах, которым этот ген необходим для обучающих последовательностей быстрого движения; без него мозг не формирует связей для нормального усвоения обучения. У людей, по-видимому, FOXP2 является ключевым в обучении сложным движениям губ и языка, которыми мы выражаем наши мысли.

Констанция Шарфф из Берлинского университета установила, что этот же ген наиболее активен в мозгу зебрового вьюрка, когда птичка учится пению. Ее группа инфицировала мозг вьюрков особым вирусом, несущим зеркальную копию части гена FOXP2, которая заглушает его естественное выражение. В результате, птички не только пели непостоянно, но и неточно имитировали пение взрослых особей — очень похоже на то, как дети с измененным FOXP2 неточно воспроизводят речь.

Если естественный отбор есть выживание наиболее приспособленных (фраза эта, кстати, принадлежит физиологу Герберту Спенсеру, а не Дарвину), то половой отбор это воспроизводство наиболее сексуальных. Это тезис находит отражение в восхитительных эффектах, выраженных в вооружении, украшениях, пении и раскрасках животных, особенно мужских особей. Дарвин верил, что некоторые из этих украшений, такие как рога оленей, помогали самцам побеждать друг друга в борьбе за самок; другие, например хвосты павлинов, помогали «очаровать» (как он выразился) самок при спаривании.

По правде говоря, эта идея появилась от отчаяния, бесполезность красоты беспокоила его. Она казалась очевидным исключением из практически работающей теории естественного отбора. Он писал американскому ботанику Эйса Грею в апреле 1860 года:
— Вид перьев в хвосте павлина, всякий раз, когда я смотрю на них, сводит меня с ума!
Вверх Окончание статьи