Карл Циммер - Эволюция: Триумф идеи

После прошлых массовых вымираний жизнь на Земле каждый раз возрождалась и даже расцветала вновь. Сможет ли она оправиться после нынешнего вымирания, отчасти зависит и от того, что написано на роду человечества. Не исключено, что глобальное потепление окажется в конце концов самым мощным инструментом вымирания, но продолжаться вечно оно не сможет. Количество нефти и угля на планете ограничено — их запасы составляют около 11 трлн тонн. По оценкам Джеймса Кастинга, климатолога из Университета Пенсильвании, при сжигании такого количества ископаемого топлива содержание углекислого газа в атмосфере увеличилось бы примерно втрое относительно нынешнего уровня, а температура поднялась бы на 3-10°C. Человечество может использовать все эти запасы за несколько сотен лет. Земле же потребуются сотни тысяч лет, чтобы вновь связать углекислый газ и привести его уровень в атмосфере к тому, что был до Промышленной революции.

Но даже после того как уровень углекислого газа вернется к нормальному, a Homo sapiens полностью исчезнет с планеты, биологические захватчики, которых мы развезли по всему миру, будут контролировать свои экосистемы и тормозить эволюцию всех прочих растений и животных.

«В настоящее время эволюция вступила в новую фазу, — говорит Берни. — Происходит нечто совершенно новое, и человек имеет к этому непосредственное отношение. Откровенно говоря, это пугает. Похоже, мы придаем эволюции совершенно новые качества, с которыми природа прежде никогда не сталкивалась: теперь вид может сесть на самолет и мгновенно оказаться на другом конце света; кроме того, возникают сочетания видов, которые прежде никогда не сталкивались между собой. Правила игры полностью меняются, и мы просто не знаем, чем и когда все это может закончиться».

Часть III

Танец эволюции

8. Коэволюция

Тот факт, что мы должны сохранять виды, которым угрожает вымирание, представляется очевидным. Но почему? Одна из множества причин заключается в том, что изучение этих видов может подсказать нам, как работает эволюция. В настоящий момент один такой вид борется за существование в стремительно убывающих лесах Мадагаскара: это необыкновенная орхидея Angraecum sesquipedale. Один из лепестков ее бледного, почти белого цветка имеет форму трубки глубиной до 40 см, и на дне этой трубки находятся несколько капелек сладкого нектара.

Для чего может предназначаться медоносная железа, расположенная на такой глубине? Какая эволюционная сила создала ее? Если не пожалеть времени и подождать, ответ прилетит сам. Эту орхидею посещает особый вид мотылька; над цветком он как бы зависает, останавливается в полете. Язычок мотылька, свернутый во рту подобно часовой пружине, начинает наполняться кровью, и ее давление заставляет язычок выпрямиться. Он разворачивается на полную длину — 40 см, гораздо больше длины тела самого мотылька. Мотылек запускает язычок в трубку и дотягивается до сладкого нектара. Всасывая нектар, он погружается, насколько возможно, в цветок и трется головой о пыльцевые зерна; затем сворачивает язычок и улетает на поиски следующей орхидеи со сладким нектаром, унося на голове пыльцу. Какая-то часть пыльцы с головы мотылька непременно осыплется при трении о следующий цветок и сможет оплодотворить яйцеклетки орхидеи.

Трудно поверить, что два совершенно разных вида могут быть так тесно связаны между собой, но природа изобилует такими партнерствами — будь то благотворное взаимодействие между цветами и насекомыми-опылителями или враждебные отношения между хищником и жертвой. В значительной степени жизнь представляет собой сложную систему взаимодействующих видов, приспособленных друг к другу, как ключ к замку.

Партнеры, подобные уже рассмотренной нами паре — орхидея и мотылек, — вовсе не появились на свет в современном виде, с готовыми приспособлениями. Они эволюционировали вместе, развиваясь в направлении все большей и большей близости; эти эволюционные процессы продолжаются и сегодня. Каждое поколение растений, к примеру, улучшает свою защиту от насекомых-вредителей, но одновременно и насекомые развивают все новые способы обходить их защитные приспособления.

Ученые установили, что процессы, при которых эволюция одного вида направляет и подталкивает эволюцию другого, — известные как коэволюция — одна из мощнейших сил, формирующих жизнь. Коэволюция может создавать самые необычные анатомические приспособления, вроде 40-сантиметрового язычка у небольшой вроде бы ночной бабочки. Именно ей, коэволюции, мы обязаны значительной частью биологического разнообразия, поскольку спираль коэволюции порождает миллионы новых видов. Кроме того, игнорировать факт коэволюции чрезвычайно опасно. Зерновые, которыми мы питаемся, бумага, на которой напечатаны эти слова, — все растения, от которых мы зависим, коэволюционируют с множеством партнеров, как поддерживающих жизнь, так и разрушающих. За то, что мы так бездумно видоизменяем коэволюционный танец, нам, возможно, придется дорого заплатить.

Концепция коэволюции возникла у Дарвина в 1830-х гг., когда он пытался разгадать загадку секса у растений. Как правило, у цветка имеются и мужские, и женские половые органы. Мужские органы — пыльники — содержат зерна пыльцы, которые, проникая в женский орган — пестик — оплодотворяют будущие семена. Казалось бы, чтобы спариваться между собой, растениям пришлось бы выдернуть корни из земли и отправиться на поиски партнера. На самом деле мы знаем, что ничего подобного не происходит. Тем не менее пыльца с одного растения каким-то образом попадает на пестик другого. И не просто другого, а представителя того же вида.

Некоторым растениям для этого достаточно доверить свою пыльцу ветру. Но Дарвин обнаружил, что некоторые растения используют для переноски пыльцы насекомых. Он наблюдал, как пчелы прилетают на цветки красной фасоли, чтобы напиться сладкого нектара. Пробираясь по лепесткам цветка, пчела неизменно трется о пыльники и подхватывает какое-то количество пыльцы. А оказавшись на другом растении, она стряхивает пыльцу на пестик. Дарвин понял, что растения используют пчел для занятий сексом, а за услуги расплачиваются с ними нектаром.

Другой ученый мог бы удовлетвориться таким замечательным открытием. Но Дарвину было недостаточно понимать существующие механизмы природы, он хотел выяснить, как они возникли, разобраться в их истории. Дарвин пришел к выводу, что в случае с цветами и опыляющими их насекомыми эволюция, должно быть, шла довольно сложным путем. Вообще, в данном случае речь шла не о том, что вид адаптировался к внешним условиям, таким как сила тяжести или вязкость воды. В данном случае два вида живых существ адаптировались друг к другу. В то время как гравитационная сила неизменна, виды могут изменяться с каждым новым поколением.

В «Происхождении видов» Дарвин привел один пример того, как коэволюция может сформировать два вида. Луговой клевер в обычных условиях опыляют шмели. Но представьте, что однажды — совершенно неожиданно — все шмели исчезнут. Если луговой клевер не сможет обзавестись новым партнером-опылителем, он не сможет размножаться и тоже исчезнет.

В принципе, вакантное место могут заполнить медоносные пчелы. В обычных условиях они опыляют другую форму клевера, известную как клевер пунцовый. Но некоторые пчелы, возможно, начнут пользоваться запасами сладкого нектара, который останется невостребованным после исчезновения шмелей. Поначалу пчелам придется нелегко, ведь у них не такие длинные язычки, как у шмелей, и нектара им будет доставаться куда меньше, чем шмелям. Но пчела, которой повезет родиться с необычно длинным язычком, получит щедрое вознаграждение и никогда не будет испытывать недостатка в нектаре лугового клевера, так что естественный отбор, возможно, позаботится о том, чтобы со временем язычки у медоносных пчел удлинились.

Тем временем и луговой клевер, возможно, адаптируется к своему новому опылителю, медоносной пчеле. Пыльца растения, цветок которого окажется чуть более доступным для пчелы, распространится дальше, чем пыльца других растений. Постепенно цветки лугового клевера и медоносные пчелы приспособятся друг к другу.

«Таким образом я могу понять, — писал Дарвин, — как цветок и пчела могли бы медленно, одновременно или по очереди, изменяться и приспосабливаться друг к другу самым идеальным образом, путем регулярного сохранения особей, представляющих взаимные и в чем-то благоприятные отклонения в строении».

Вскоре после окончания работы над «Происхождением видов» Дарвин открыл для себя, насколько сильно цветы и насекомые могут влиять друг на друга. Он начал изучать орхидеи — как местные в полях вокруг Даун-Хауса, так и экзотические виды, которые ему присылали из тропиков и которые он выращивал в оранжерее. Во времена Дарвина большинство людей считало, что орхидеи созданы исключительно для услаждения человеческого взора. Но Дарвин понял, что форма их необыкновенных цветов — не красота ради красоты, а сложное устройство для вовлечения насекомых в сексуальную жизнь растений.