Александр Марков - Перспективы отбора. От зеленых пеночек и бессмысленного усложнения до голых землекопов и мутирующего человечества

По окончании эксперимента самок скрещивали с самцами из той же линии (но не с братьями) и оценивали приспособленность — подсчитывали число яиц, отложенных каждой самкой.

Как мы помним, согласно теории жизнь в «родственных» группах должна способствовать ослаблению конфликта полов и редукции эгоистических мужских адаптаций, снижающих приспособленность самки. Следовательно, в данном случае репродуктивный успех самок в «родственных» линиях должен оказаться выше, чем в контрольных. Именно такой результат и получился: самки из «родственных» линий отложили больше яиц, чем контрольные.

Это согласуется с предположением о том, что самцы из «родственных» линий под действием родственного отбора стали бережнее относиться к самкам. Для дополнительной проверки этой гипотезы исследователи использовали самок из исходной популяции клещей, которая не участвовала в эволюционном эксперименте (от нее были произведены опытные и контрольные линии). Этих самок скрещивали с разными самцами и смотрели, в каком случае они отложат больше яиц.

Ожидаемо выяснилось, что после скрещивания с самцами из опытных («родственных») линий самки оставляли больше потомства, чем после скрещивания с самцами из контрольных линий. Это значит, что родственный отбор ослабил именно эгоистические адаптации у самцов из «родственных» линий, а потому спаривание с ними стало меньше вредить здоровью самок.

Таким образом, исследование подтвердило действенность родственного отбора в качестве механизма, способствующего развитию кооперации между полами. Это прямое экспериментальное подтверждение гипотезы, согласно которой родственный отбор может сглаживать остроту конфликта полов и препятствовать развитию «эгоистических» признаков, повышающих приспособленность одного пола ценой снижения приспособленности другого.

Отбор работает с наследственной изменчивостью, с генетическим разнообразием, которое возникает и поддерживается благодаря мутациям (в самом широком смысле этого слова), а также перекомбинированию генетических вариантов (рекомбинации). То, что основой для дарвиновской эволюции служит генетическая изменчивость, — утверждение вполне тривиальное. Но, как и многие другие тривиальные утверждения общего характера, оно остро нуждается в наглядных примерах и детализации. Мы рассмотрим несколько исследований, в которых разбирается, какие мутации оказываются «интересны» отбору, какие из них ведут к формообразованию, к становлению новых фенотипов, в том числе — более сложных, чем предковые. Расшифровка генетических основ эволюции сложных признаков — задача технически крайне трудная, сегодня это передний край науки. В первом примере генетики из Великобритании, Германии и США работали с модельным растением резуховидкой Таля ( Arabidopsis thaliana ). Исследование показало, с помощью каких мутаций можно превратить обычные простые листья резуховидки в сложные. Оказалось, что для этого достаточно добавить в геном один-единственный ген RCO ( Reduced COmplexity ), позаимствованный у другого растения — сердечника шершавого ( Cardamine hirsuta ). Ген RCO экспрессируется в основаниях мелких выступов по краям зачатка листа и тормозит деление клеток в промежутках между выступами, что в итоге делает лист лопастным или перистым. Ген RCO появился у предков резуховидки и сердечника в результате дупликации древнего гена LMI1, регулирующего развитие цветов и листьев у многих цветковых растений. Приобретение гена RCO было сопряжено с усложнением формы листа, а его последующая утрата некоторыми видами, такими как A. thaliana , — с вторичным упрощением.

Расшифровать во всех деталях генетические основы эволюции сложного морфологического признака — задача исключительно трудная даже для современного уровня развития науки. Каждый новый успех на этом пути — важное достижение, достойное освещения на страницах самых престижных научных журналов.

В 2014 году международная команда генетиков сумела идентифицировать ген, сыгравший важную роль в эволюции формы листа у растений семейства капустных, или, как их называли раньше, крестоцветных ( Vlad et al., 2014). Главным объектом исследования был сердечник шершавый ( Cardamine hirsuta ). Лист у сердечника сложный, перистый, состоящий из нескольких боковых вторичных листочков и одного концевого (рис. 16.1, слева). Растения обрабатывали мутагенным веществом — этилметансульфонатом. У одного из полученных мутантов произошло радикальное упрощение формы листьев: вторичные листочки редуцировались до небольших выступов по краю основного листа и пары лопастей у основания (рис. 16.1, справа). При этом число первичных листьев и их расположение остались прежними.