Фрэнк Райан - Виролюция. Важнейшая книга об эволюции после «Эгоистичного гена» Ричарда Докинза
В суровых естественных условиях, где росли природные гибриды, выведенные гибриды Ризеберга выжили, а их прародители погибли. Гибриды вообще выглядели выносливее и крепче. Семена их были больше, корни у них росли быстрее, а значит, они быстрее добирались до подземных водоносных пластов, листья их были уже и не такие сочные, как у прародителей, что сокращало потерю влаги в жарком сухом климате. Они быстрее зацветали и отцветали, что позволяло лучше воспользоваться кратким сезоном дождей, и корни их впитывали меньше минералов, что позволяло приспособиться к жизни в соленой почве. По мнению Ризеберга, этих преимуществ оказалось более чем достаточно, чтобы гибриды превратились в новый вид за пятьдесят — шестьдесят поколений, что «всего лишь мгновение с точки зрения эволюции»[104].
Благодаря этим открытиям подсолнухи сделались главным тестовым объектом для изучения образования видов в ботанике. Работа с ними повлекла важные последствия для экологии, для изучения возникновения и гибели видов растений. Мы теперь знаем, что такие растения, как пшеница, кукуруза, сахарный тростник, кофе, хлопок и табак, — гибриды, полученные либо проводимой человеком селекцией, либо природным образом. Недавние исследования показали: семьдесят процентов нынешних цветковых растений прошли через один или более циклов хромосомного удвоения, а частота такой гибридной полиплоидии у папоротников может достигать девяносто пяти процентов[105]. И поскольку гибридизация не только увеличивает генетическую сложность, но и оставляет след во всех грядущих поколениях, гибридизация растений теперь рассматривается как самостоятельная движущая сила эволюции.
Очевидно, что гибридизация и концептуально, и практически отличается от механизма мутация/отбор. Как и симбиогенез, она носит горизонтальный характер, сводя воедино большое число уже готовых генов из разных ветвей эволюционного древа. В прошлом биологи считали появление гибридов в природе редкостью и потому, найдя полиплоидное растение в природе, не принимали его в расчет, полагая единичной случайностью. Сегодня же все большее число ботаников занимается изучением естественной гибридизации в самых разных условиях и подтверждает, что гибридизация — весьма распространенный и важный процесс во многих видах, родах и семействах[106]. Но в те времена, когда Ризеберг открыл гомоплоидную гибридизацию у растений, многие зоологи еще настаивали на принципиальном отличии животных от растений и на незначительной роли гибридизации в эволюции животных. Они указывали, что для создания нового вида посредством гибридизации нужно, чтобы гибриды не скрещивались с исходными видами, поскольку потомство гибридов и родительских видов либо будет стерильным, либо растеряет генетическое своеобразие, растворится в общей массе. Казалось, у животных гибридизация никак не может быть эволюционной силой.
Но в августе 2006 года это представление рассыпалось в прах после работ с группой весьма красивых, экзотических и ярких живых существ. Забавная параллель с ризеберговскими подсолнухами, не правда ли?
Бабочки геликониды («бабочки-страстоцветы») имеют размах крыльев в восемь сантиметров и более, они обитают в Андах от Коста-Рики до Эквадора. Все шестьдесят с лишним видов этого семейства имеют черные крылья, испещренные разнообразными белыми рисунками. Такая броская окраска предупреждает хищников о ядовитости потенциальной добычи. Одна из наиболее красивых бабочек семейства, Heliconius heurippa, ведет, скорее, одиночный образ жизни. Ночует она на ветвях в нижнем ярусе леса, а днем совершает короткие быстрые вылазки на освещенные места. Колумбийский биолог Маурисио Линарес стал изучать Heliconius heurippa еще в 1989 году, когда приступил к работе над диссертацией под руководством Ларри Гильберта в Остине, штат Техас. Линарес знал: Гильберт и его коллега К. Браун считают Heliconius heurippa гибридом двух видов, Heliconius melpomene и Heliconius cydno, поскольку узор на крыльях Heliconius heurippa представляет собой смешение узоров того и другого видов. Линарес взялся подтвердить это — либо опровергнуть.
Такое предприятие обязательно начинается с детального изучения жизненного цикла бабочек в дикой природе. Heliconius melpomene и Heliconius cydno — виды родственные, и территории их обитания на лесистых горных склонах в значительной степени перекрываются. В эволюционной истории этих видов не было гибридизации, но весьма вероятно, что половой отбор по узору на крыльях был главным фактором, определившим их происхождение и успешное выживание. Их раскраска служит заметным сигналом для особей противоположного пола и хорошо отпугивает хищников. Крылья геликонид бархатисто-черные, на них — яркие пятна. У cydno они белые и желтые, a melpomene еще более пышна и роскошна — она имеет пятна красного, желтого, оранжевого цвета. Узор у heurippa — нечто среднее между ними, он включает широкие желтые и красные полосы. Форма, тон и положение пятен heurippa таковы, будто в них состыкованы рисунки на крыльях cydno и melpomene; впечатление такое, словно природа собрала крылья heurippa из кусочков крыльев видов-родителей. При этом heurippa обитает в тех же условиях, что и melpomene, и в восточных колумбийских Андах ее успешно потеснила. Именно там Линарес начал свои исследования, которые заняли у него немало времени. Он провел несколько экспедиций, отыскивая бабочек с характерным узором на крыльях, либо желтые яйца, отложенные на страстоцветы, либо белых, с черными пятнами и оранжевой головой гусениц, достигающих в зрелом возрасте двух сантиметров длины. Задача доказательства гибридной природы heurippa оказалась весьма сложной и потребовала сбора многих экземпляров бабочек.
В наши дни сложно отыскать не тронутый человеком лес, а в труднодоступных местах зачастую прячется банда-другая местных повстанцев. В январе 1999 года Линарес, уже профессор, отправился на северо-восток, в место, находящееся в двухстах километрах от Боготы, оставил машину и ушел в ближайший лес. Заметил единственную heurippa, но поймать не смог. Дружелюбная крестьянка поделилась с профессором едой, «чудесным кусочком броненосца». Но Линарес заметил: она странно нервничала в его присутствии.
Перекусив, Линарес снова отправился на поиски и уже было потерял надежду что-либо поймать, как вдруг наткнулся на участок нетронутого леса и поймал там восемь heurippa меньше чем за час.
Бабочки — существа деликатные, их крылья легко помять — поэтому для перевозки в лабораторию им требуется особое обращение. Линарес смачивал кусочек ватки водой, складывал крылья бабочки вместе и оборачивал бабочку влажным хлопком, а затем помещал в конверт из плотной бумаги — наподобие того, какие используют коллекционеры марок для особо важных образцов. Упрятав добычу в карман, Линарес пошел назад — но, выйдя из лесу, решил подстраховаться и глянуть на место, где оставил джип, в бинокль.
— Я увидел четырех типов, окруживших мой автомобиль, — рассказывал Линарес. — Бандиты униформы не носили, но один был в маске и с фальшивой бородой. Думаю: неужели они хотят угнать мой чудесный «Судзуки»? И что мне теперь делать? Прятаться и оставаться на ночь в лесу — перспектива неприятная. А может, лучше спуститься, обойти их да и направиться домой?.. В конце концов я выбрал наименее разумный путь и оказался в компании трех мужчин и женщины, вооруженных пистолетами. Меня уложили на землю и заковали в цепи.
Линареса привели в лагерь и принялись расспрашивать, что он делал в этой местности. Ученого заподозрили в шпионаже, хотя он и повторял все время, что явился только ради бабочек. Он вынул из кармана собранных бабочек, показал их и сказал, что их обязательно нужно покормить сладкой водой, иначе за ночь они умрут. Линарес сумел настоять на своем, и главарь повстанцев принес ученому сахар — возможно, чтобы проверить, на самом ли деле он станет кормить бабочек. Любопытные повстанцы, столпившись вокруг, смотрели с изумлением, как профессор из Боготы развел в воде сахар, потом одну за другой достал бабочек из защитных конвертов и, аккуратно сложив крылья, поднес их к блюдцу так, чтобы хоботок касался сиропа и бабочка могла напиться.
Что повстанцы подумали о столь удивительном зрелище, осталось неизвестным, но утром ученый был отпущен.
— Мне удалось выяснить, — рассказал мне Линарес, — что за рисунок на крыльях отвечали определенные гены.
— И какие именно гены вы открыли? — спросил я, побуждая его рассказать подробнее. — Существует ли однозначное соответствие генов этим прекрасным узорам?
— Да, существует! Выявлены гены, отвечающие за полосы разного цвета. Например, появление на передней паре крыльев красной полосы определяется геном, названным нами аллелью[107] В, а желтой полосой бабочка обязана аллели NN…
Как странно, наверное, ощущать себя первым человеком, разгадавшим секрет, стоящий за цветами живых драгоценностей, украшающих наш мир! В своей книге «Мысли, возникшие поздно ночью при прослушивании Девятой симфонии Малера» Льюис Томас приводит мнение Джоан Пейзер, эксперта по современной музыке, опасавшейся, что научный анализ убьет тайну музыки, лишит нас возможности восторгаться ею. Возможно, кому-то покажется, что генетический анализ делает то же самое с красотой живого (вернее, с нашей способностью ею наслаждаться), но для меня — и, уверен, для Линареса — красота крыльев heurippa ничуть не стала меньшей из-за того, что нам известен ее источник. Скорее, мое благоговение перед нею обострилось. Я проникся тем большим уважением к природному совершенству и научному анализу, позволившему с достаточной строгостью показать гибридное происхождение бабочки heurippa. Проделав колоссальную работу, Линарес сумел, скрещивая cydno и melpomene поколение за поколением, экспериментально подтвердить гибридное происхождение heurippa и воссоздать чудо ее крыльев в лаборатории. Воистину и наука может приносить эстетическое удовлетворение. Мне Линарес признался: работа с бабочками была одним из наибольших удовольствий его жизни.
