Коллектив авторов - Эволюция. От Дарвина до современных теорий [litres]

В другом эксперименте группа микробиологов выращивала E. coli в лунках на чашках. Затем они заразили некоторые колонии вирусом, а после сымитировали естественное распространение вирусов, используя роботизированные пипетки для передачи вирусов между лунками. Микробиологи заметили, что в ряде случаев «благоразумный» и медленно растущий штамм вируса оказывался успешнее своего «хищного» и быстрорастущего родственника. Хищный и ненасытный штамм часто убивал все бактерии в лунке – и, следовательно, самого себя до того, как успевал распространиться.

Рис. 9.1. Что происходит при соперничестве эгоистичных и не эгоистичных особей?

Благоразумный штамм сохранялся дольше и потому имел больше шансов заселить другие лунки. Таким образом, этот штамм всегда оставался в популяции, даже если и был постоянно побежден «хищным» штаммом при совместном существовании в одной лунке. Иначе говоря, благоразумный штамм смог выжить только благодаря межгрупповому отбору.

Условия этого эксперимента весьма похожи на сценарий, предложенный Веро Винн-Эдвардсом в 1960-х годах для изучения эволюции репродуктивной ограниченности у многих видов. Эти ограничения могут развиваться не у всех видов, но, как показал эксперимент, их развитие весьма вероятно у некоторых видов при особых обстоятельствах.

Оба эксперимента включают в себя разные пространственные и временные шкалы, но четко обозначают ключевую проблему группового отбора и простой вывод: признаки, приносящие пользу всей группе, не выгодны для особей внутри группы и потому требуют дополнительного уровня естественного отбора для своего развития.

Проблема Дарвина – это суровая данность для всех видов, в том числе и для нас самих: в большинстве случаев просоциальные адаптации ставят особей в менее выигрышное положение по сравнению с другими членами той же группы. И единственный способ для них развиться – только через добавление еще одного слоя к процессу естественного отбора. И слой этот называется групповой отбор.

Рис. 9.2. Эволюция сегодняшних особей из вчерашних групп.

Главные переходные этапы в эволюции

До 1970-х годов считалось, что эволюция происходит только в результате накопления мутаций на протяжении многих поколений. Затем биолог Линн Маргулис предположила, что сложные клетки могли образоваться не из бактериальных клеток в результате небольших мутационных шагов, а из-за симбиоза различных типов бактерий, которые сами превратились в более высокоуровневые организмы.

В 1990-х годах биологи-эволюционисты Джон Мейнард Смит и Эрш Сатмари предположили, что такие значимые переходы прослеживались на протяжении всей истории жизни, включая эволюцию первых клеток, появление многоклеточных организмов и развитие социальных колоний насекомых (см. рис. 9.2). Ученые даже сочли, что таким образом можно объяснить происхождение жизни – группы взаимодействующих молекулярных реакций объединяются и создают первые формы жизни. Осознание того, что эволюция происходит не только небольшими мутационными шагами, но и благодаря группам организмов, которые объединяются в организмы более высокого уровня, стало одним из ярчайших событий эволюционной мысли. Сегодняшние особи – это вчерашние группы.

Масштабные эволюционные переходы происходят из-за нарушения баланса между внутригрупповым и межгрупповым отбором. Группа способна превратиться в единую особь только в случае, когда межгрупповой отбор становится главным эволюционным фактором. В свою очередь, это возможно только при развитии механизмов, подавляющих внутригрупповой отбор. Например, по правилам мейоза все гены в хромосомах имеют равные шансы на попадание в гаметы. Если гены не могут преуспеть за счет друг друга, то единственный их способ выживания – коллективно, как группа.

Основные эволюционные переходы – редчайшие события в истории жизни. Однако они имеют важные последствия, поскольку новые суперорганизмы начинают доминировать в экологии. Эусоциальность у одних только насекомых возникала десятки раз (в том числе, у муравьев, пчел, ос и терминов), и больше половины биомассы всех насекомых живут в колониях.

Эти переходы никогда не заканчиваются, поскольку внутригрупповой отбор не исключается, а только подавляется. Некоторым генам удается изменить правила мейоза в свою пользу. Поэтому теперь рак начинает рассматриваться как эволюционный процесс, происходящий внутри особей, в результате которого определенные гены достигают своей цели за счет других, что приводит к трагическим последствиям для всей группы в целом.