Можно ли наблюдать эволюцию? Часть 2

По неизвестным причинам все еще остаются люди, для которых эволюция — это некая теория, не заслуживающая доверия. Но эволюция — это очевидный реально происходящий процесс. В первой части мы рассмотрели различные примеры кардинального изменения разных видов растений и животных с течением времени, подтверждающие эффективность искусственного и естественного отбора. В этой части мы познакомимся с примерами появления новых видов живых существ в лабораториях (не без участия коварных ученых, конечно) и природные изменения некоторых земных обитателей, которые происходят прямо сейчас!

Эволюция в лаборатории

Можно ли доказать эволюцию опытным путем или наблюдать ее в лабораторных условиях? Можно, и такие эксперименты ученые проводят уже давно. Вот только некоторые из них:

1. Опыты с Escherichia coli

Самый известный и самый длительный эксперимент по изучению эволюции проводят биологи из университета штата Мичиган. Он стартовал в 1988 году и продолжается до сих пор. Для своих исследований ученые взяли штамм кишечной палочки Escherichia coli, разделили его на 12 популяций и начали наблюдать, как проходит их эволюция.

За эти 30 лет биологи сделали множество интересных открытий в области эволюционной теории. Но наибольший резонанс в научной прессе вызывало изменение метаболизма у этих популяций.

Дело в том, что в питательный раствор, которым кормили бактерий, входил один «несъедобный» для них компонент — цитрат натрия. В один прекрасный день ученые заметили, что раствор у одной из популяций помутнел, что свидетельствовало об увеличении плотности бактерий. Оказалось, кишечные палочки научились усваивать цитрат и тем самым резко повысили свои шансы на выживание.

2. Опыты по выращиванию тлей Dysaphis

Не такой масштабный, но более наглядный эксперимент провел в 60-х годах советский энтомолог Георгий Христофорович Шапошников. Для исследований он использовал вид тлей Dysaphis anthrisci maicopica, который обычно живет на купыре дубравном (Anthriscus nemorosa).

Сперва ученый пересадил тлю на бутень клубненосный (Chaerophyllum bulbosum), который для этого вида был малосъедобен. От такой непривычной диеты у насекомых увеличилась смертность и возросла изменчивость. Но вскоре тля приспособилась к новой пище и кризисный период закончился.

Затем энтомолог опять пересадил насекомых на новое растение. Теперь это был бутень золотистый (Chaerophyllum maculatum), который для этого вида считался совсем уж несъедобным. У тли снова начался кризис, и снова она благополучно приспособилась к новой еде.

В результате этих манипуляций появилась популяция репродуктивно несовместимая с контрольной группой насекомых, которую никуда не пересаживали. Другими словами, Шапошникову фактически удалось в течение небольшого отрезка времени получить новый вид.

Самое забавное, что у нового вида наблюдалась частичная репродуктивная совместимость с тем видом тлей, которые изначально обитали на бутене золотистом.

3. Опыты с дрожжами Saccharomyces cerevisae

Еще один интересный эксперимент провели биологи из Торонтского университета.

Для своих исследований они взяли дрожжи Saccharomyces cerevisae, выделили из одной клетки 12 популяций и поместили их в экстремальные условия. Половина из них оказалась в среде с повышенной соленостью («соленые популяции»), а другая половина — в среде с пониженным содержанием глюкозы («голодные популяции»).

Спустя 500 поколений ученые сравнили подопытные популяции с предковой линией, которая все это время жила в нормальных условиях. Выяснилось следующее:

1. Все 12 популяций с разным успехом, но приспособились к своей среде и размножались в ней лучше, чем контрольная популяция.

2. Все гибридные формы (помеси «голодных», «соленых» и контрольных популяций) были приспособлены к экстремальным условиям значительно хуже, чем чистые линии. Такой эффект называется постзиготической изоляцией и считается предпосылкой для образования нового вида.

Я рассказал лишь о самых, на мой взгляд, интересных экспериментах, которые фактически приводили к появлению новых видов. Что же касается различных одиночных мутаций, то они уже давно не являются событием и их легко можно наблюдать в любой лаборатории.

Эволюция в природе сегодня

Эволюция никогда не прекращается. Каждый из живущих на земле видов продолжает подстраиваться под окружающую среду и накапливать изменения в своих генах. Другое дело, что большинство этих изменений станут для нас заметными лишь через тысячи и миллионы лет.

Впрочем, кое-какие эволюционные процессы мы легко можем наблюдать и сегодня. И увы, отнюдь не всегда они сулят нам что-то хорошее.

В 1928 году Александр Флеминг открыл пенициллин, а еще через десять лет ученые из Оксфорда смогли получить его в чистом виде. Наступила эра антибиотиков, и ожидаемая продолжительность жизни в Европе подскочила сразу на двадцать лет. В мире началась легкая эйфория: «Наконец-то человечество смогло победить микробов!».

Но праздник продолжался недолго. Оказалось, что вредоносные организмы очень быстро мутируют и приспосабливаются к чему угодно. Прошло время, и гонококки справились с пенициллином, палочки Коха стали неуязвимыми для стрептомицина, изониазида и рифампина, а золотистый стафилококк, в конце концов, победил ваномицин.

Такая же проблема возникла и с инсектицидами. Малярийные комары сегодня выработали устойчивость к ДДТ, а яблонная плодожорка даже приспособилась к вирусу CpGV, который долгое время считался панацеей от этого вредителя.

Началась непрерывная «гонка вооружений» между человеком и вредными организмами. Ученые вынуждены постоянно искать новые средства борьбы с вредителями. А те, в свою очередь, снова и снова вырабатывают против них защитные мутации.

Проблема осложняется еще и тем, что в природе периодически появляются новые вредители.

Например, до прибытия в США первых европейцев мухи-пестрокрылки (Rhagoletis pomonella) обитали только в плодах боярышника. Но в XVII веке люди завезли в Америку яблони, и уже через двести лет пестрокрылки открыли для себя новую пищевую нишу.

В наши дни яблонные мухи-пестрокрылки превратились в новый вид. Они почти не скрещивается со своими предками и наносят огромный ущерб американским фермерам.

(Примечание. Самое интересное, что эволюция произошла и у наездников Diachasma alloeum, которые паразитируют на этих мухах. Они тоже разделились на два вида: одни питаются исключительно яблонными пестрокрылками, а другие — боярышниковыми. В природе это не редкость: изменения у одного вида из экосистемы часто вызывают цепную реакцию и приводят к изменению других видов).

Впрочем, не будем больше о грустном. Давайте лучше посмотрим вот на этих симпатичных существ:

Эти ящерицы проживают в Австралии и называются желтобрюхими трехпалыми сцинками (Saiphos equalis). И сегодня, прямо у нас на глазах, они поднимаются на новый эволюционный уровень.

Те из них, которые живут в теплых прибрежных районах, по-прежнему продолжают откладывать яйца, как и полагается нормальным ящерицам. А те, что живут в холодных горных районах, неожиданно перешли к живорождению.

Все разница между первыми и вторыми фактически заключается только во времени, которое яйцо находится внутри самки. У живородящих сцинков оболочка яйца постепенно истончается и в результате молодая ящерка появляется на свет лишь укрытая тонкой пленкой. Эти изменения показали, что переход между двумя видами рождения не такой сложный, как считалось ранее.

На самом деле статьи о современной эволюции видов появляются в научной прессе довольно часто. Другое дело, что эволюционные изменения редко бывают настолько «эффектными» как у сцинков. А поэтому публикации на эту тему, как правило, интересуют лишь соответствующих специалистов.

Выводы

Эволюция кажется абстрактной только тем, кто далек от биологии. Сегодня эволюция считается научным фактом, то есть явлением вполне наблюдаемым. Биологи и их коллеги из смежных дисциплин регулярно сталкиваются с ее проявлениями, а потому уже давно не ставят ее под сомнение.

Более того, в наши дни теория эволюция имеет широкое практическое применение. Знания, накопленные эволюционистами, сейчас активно используются в генетике, сельском хозяйстве, медицине, фармацевтике и даже в программировании. А это значит, что теорию эволюции уж никак нельзя назвать «теорией, оторванной от реальной жизни».

 

Первая часть — https://xren.su/evolution-today-1/