Странности эволюции-2. Ошибки и неудачи в природе - Йорг Циттлау

Эти аппараты позволили уже многое узнать. Благодаря технике стало известно, что океанские глубины заселены намного больше, чем изначально предполагалось. Ученые оценивают население подводного мира в 500 тысяч видов животных. Очевидно, за прошедшие пятнадцать лет происходило регулярное увеличение поголовья рыб. На глубине свыше четырех тысяч метров популяция рыб утроилась. Возможно, это связано с изменением климатических условий в последние годы, из-за которых на глубину попадает все больше и больше пищи с поверхности. Популяция животных и рыб, живущих ближе к поверхности океана, регулируется совершенно не так, как на глубине. Там, наверху, царит принцип «нисходящего контроля», в соответствии с которым количество добычи определяется числом хищников. На глубине жизнь обитателей зависит от того, сколько питательных веществ — прежде всего в форме остатков пищи жителей верхних слоев — падает сверху. Это значит, чем больше рыбы и животных погибает наверху, тем многочисленнее становится население внизу.

Своеобразная стратегия пропитания не единственное, что делает жизнь в глубинах океана такой необычной. Ведь тот, кто хочет выжить в темном ледяном холоде, при невероятно высоком давлении воды, должен иметь не такое физическое строение, как те, кто живет в верхних слоях океана. Поэтому у глубоководных рыб слабые мышцы, жабры и сердце, а их скелет имеет небольшую костную массу. Зачастую у них нет чешуи, плавательного пузыря, есть только крохотные глазки. Они растут медленно, как в замедленном кино. Некоторым глубоководным рыбам требуется двадцать лет, чтобы, наконец, достичь полового созревания. Но они и живут более ста лет. Им необходимо столько времени, чтобы в темной бездне суметь найти подходящего партнера.

Пока глубинные рыбы упрощали, насколько это возможно, свои скелеты, головоногие вообще решили от них отказаться: каракатицы и кальмары относятся к моллюскам. Огромный кальмар к тому же содержит хлорид аммония, который делает его несъедобным для человека, но дает возможность плавать на глубине. В отличие от многих глубинных рыб у него сформировались большие глаза. Точнее, огромные: сорок сантиметров в диаметре — рекорд для представителей животного мира. Правда, отличное зрение не мешает ему помимо падали и рыбы поедать представителей своего собственного вида. Порой, как показывают исследования желудков пойманных головоногих, они устраивают настоящие оргии, поедая друг друга. Намек на нравственную деградацию в мрачных глубинах океана? Нет, конечно. Просто констатация факта, что головоногие тоже не совершенны и порой не могут сориентироваться в вечной темноте.

В середине 1990-х подводная лодка с дистанционным управлении «Алвин» вернулась из научной экспедиции в Тихом океане с необычным фильмом. На нем были запечатлены сцены из жизни кальмаров на глубине двухсот тысяч пятисот метров.

Кадры шестнадцатиминутного фильма запечатлели любовные игры парочки кальмаров. Было отчетливо видно, как оба моллюска обвивались друг вокруг друга. Маленький кальмар заталкивал более крупному специальное щупальце для копуляции в мантийную полость. Пока ничего необычного. Но при подробном просмотре фильма ученные установили, что оба животных были мужского пола. Такие случаи известны в природе. В общем, это не удивительно: дно океана — не дискотека на острове Майорка, бери что есть, даже если партнер того же пола. При еще более внимательном просмотре ученые обнаружили, что оба кальмара были еще и разного вида. Это выглядит примерно так, как если бы горилла приставала к дерзкой самке орангутанга. Но в царстве вечной темноты такой промах простителен, иначе животное просто обречено на одиночество.

Дрозофила: рожденная для лаборатории, погибающая за секс

Студенты-биологи уже через несколько семестров забывают, что дрозофила существует еще и в природе. Ведь плодовая мушка (иногда ее называют еще уксусная муха, потому что она всегда там, где что-нибудь забродило) является любимым объектом исследования генетиков. Ее можно вывести с розовыми, коричневыми, белыми глазами или глазами цвета красной киновари. Ее можно отучить летать или превратить в агрессивную жалящую муху. Некоторые даже заучивают буквы (и это не шутка!). Но миллионы дрозофил платят за свои способности к изменениям скучной и печальной жизнью в лаборатории. А начиналось ведь все совершенно безобидно.

Родина плодовых мушек — тропики. Как и когда они попали к нам, непонятно, но, возможно, их завезли с собой «белые господа», возвратившиеся из своих колоний. Ученые-энтомологи впервые описали дрозофилу в 1830 году. Ее лабораторная карьера началась в 1910 году в лабораториях американского генетика Томаса Ханта Моргана.

Для исследования уксусная мушка очень удобна. Во-первых, она крохотная — самая крупная особь достигает размеров двух с половиной миллиметров, поэтому выращивать ее можно в очень маленькой емкости. Во-вторых, дрозофила неприхотлива в еде. «Достаточно половины пакета молока и кусочка подгнившего банана, чтобы двести дрозофил могли замечательно жить целых четырнадцать дней», — пишет британских журналист Мартин Брукс в своей книге «Дрозофила. История успеха плотоядной мушки». Генетикам особенно важно, что, имея три набора парных хромосом и половую хромосому, дрозофила дает большое разнообразие мутаций и ее гены отчасти удивительно схожи с генами человека. Уже через несколько дней после рождения дрозофила способна к размножению — и ее используют, чтобы образовывать все новые и новые генерации мушек. В то время как Грегору Менделю приходилось ждать, чтобы выяснить будет его горох желтым или зеленым, смена поколений дрозофил происходит за несколько дней. Немного терпения — и перед нами насекомые с белыми глазами.

Но самая большая удача для генетиков состоит в том, что у дрозофил всегда возникают необычные мутации. Как будто эволюция, создавая уксусных мушек, никогда не была до конца уверена, какими же она их в действительности хочет видеть. Иногда у них ноги растут из головы, а голова там, где должна быть противоположная часть туловища. Если развивается какой-то новый признак, то через несколько поколений он может вдруг исчезнуть. Группа исследователей из университета Калифорнии проводила эксперименты в течение ни много ни мало двадцати пяти лет над дрозофилами-бананоедами, в результате которых были выведены особи с удивительными свойствами.

Так, например, были выведены мужские особи, которые в преклонном возрасте были особенно плодовиты и сравнительно легко переносили отсутствие пищи. Около ста поколений имели такие свойства, но у следующих пятидесяти они отсутствовали. Иногда большинство приобретенных признаков исчезало уже через двадцать генераций. Можно было бы возразить: они исчезли, потому что не использовались при первоначальных условиях жизни. С другой стороны, стоит задуматься: хорошая плодовитость в старости или, например, способность выживать в условиях нехватки пищи, собственно говоря, никогда не помешает. Тот, кто может производить в старости потомство и обходиться без пищи долгое время, всегда будет иметь преимущество при выживании вида. И не имеет значения, кто он.

Нестабильность генетических признаков дрозофилы указывает скорее на другой факт. Она, так сказать, лабораторное доказательство тому, что речь в эволюции идет не о прогрессе, а о многообразии. Признаки появляются и исчезают, и не всегда их появление и исчезновение имеет смысл. Природе часто приходят на ум бессмысленные идеи (как, например, розовые глаза). Они, что удивительно, остаются. А разумные мысли (как, например, плодовитость в старости), к сожалению, задерживаются ненадолго. Конечный результат в эволюции часто не качество, а многообразие.

Дрозофила, конечно, очень удобна для исследования, но существует так называемый закон природы, аксиомы которого, а именно что секс сохраняет молодость и продлевает жизнь, она опровергает. При спаривании необходимы не только движение и калории, но и стимулирующие и тонизирующие гормоны. У плодовой мушки дело обстоит по-другому. Обычно дрозофила живет от пятидесяти до шестидесяти дней. Но если самочка за свою жизнь часто спаривается, живет она меньше. Причина в том, что самцы при совокуплении выделяют ядовитое вещество, уничтожающее спермы клетки, сохранившиеся у самки от ее предыдущего партнера или которые она получит от следующего самца. Понятно, какую цель преследуют самцы таким коварным способом: они хотят повысить успешность продолжения своего рода. Цена этого — сокращение жизни самки. Таким образом, царство дрозофил никак не подтверждает тезис «секс — источник вечной молодости». Как раз напротив, очень сомнительно, что тому, кто слишком грубо передает свои гены, удастся продолжить свой род.

Рядом с целью — все равно что мимо: если поденка ошибается