Менно Схилтхёйзен - Дарвин в городе - как эволюция продолжается в городских джунглях

Кроме того, движущие городскую эволюцию генетические изменения не всегда оказываются чем-то новым. Городские голуби, которые избавляют свой организм от тяжелых металлов, обязаны темной окраской перьев мутировавшему гену – у диких сизых голубей он был задолго до того, как человек приручил их и позволил разлететься по городам. Что до растений, поселившихся в городской, загрязненной тяжелыми металлами почве, их гены присутствовали в популяциях тысячи лет – все потому, что иногда они помогают растению выжить где-нибудь на осыпном склоне, чья почва богата медью или цинком.

Ученые поражались генетическому разнообразию большинства видов с тех самых пор, как научились исследовать хромосомы. Возьмем любой ген какого-нибудь вида – допустим, тот, что влияет на длину ног у анолисов в городах Пуэрто-Рико. Как правило, такой ген представляет собой последовательность из нескольких тысяч «букв» ДНК. Именно от этой последовательности зависит точная структура и форма белка. В случае гена, отвечающего за длину ног, белок заставляет клетки в эмбрионе делиться в определенном темпе и направлении, чтобы образовался вырост в форме конечности.

Дело в том, что последовательности «букв» того или иного гена у разных особей одного вида практически не бывают идентичными. Скорее всего, изучив последовательности гена длины ног у тысячи анолисов из пуэрто-риканского города, вы обнаружите тридцать, а то и сорок его версий. Эти версии по большей части будут отличаться друг от друга в мелочах: тут или там поменялась «буква», а может, небольшой участок ДНК исчез или был продублирован. Все это результаты ошибок, возникших много поколений назад при копировании ДНК в чреслах какой-нибудь праящерицы. Как правило, все эти версии функционируют абсолютно одинаково – помогают эмбриону анолиса отрастить ногу – и без проблем передаются из поколения в поколение. Но иногда оказывается, что одна из версий делает ноги ящерицы чуть тоньше или толще, а может, ненадолго откладывает их развитие.

Эта палитра слегка различных версий гена, в большинстве случаев не имеющих особого значения для эволюции вида, называется генетическим разнообразием. Именно сюда обмакивает кисти эволюция, рисуя новые городские картины. Когда окружающая среда вдруг меняется и дает длинноногим анолисам новое, доселе невиданное преимущество, в популяции уже есть генные варианты, готовые воспользоваться случаем и отдаться в объятия естественного отбора.

Словом, имеющееся в популяции генетическое разнообразие – это своего рода эволюционный капитал. Благодаря ему вид может моментально сформировать нужное для новой среды сочетание генов – для этого надо лишь порыться в генетических запасах. Вот почему городская эволюция бывает столь стремительна. Животным и растениям не приходится ждать правильных мутаций, чтобы приспособиться к новым, созданным людьми особенностям среды. У них уже есть необходимые версии тех или иных генов – нужен лишь естественный отбор, чтобы эти версии смогли себя проявить.

Процесс, при котором эволюция использует существующие версии генов, биологи называют «мягким отбором». Но иногда в городской эволюции задействуются и новые мутации – это уже «жесткий отбор». Чтобы отличить мягкий отбор от жесткого, генетики внимательно изучают генетические последовательности, вовлеченные в адаптацию к городской среде. Так, при исследовании маловосприимчивых к ПХД фундулюсов Эндрю Уайтхед обнаружил, что в адаптации рыб из разных портов на восточном побережье Северной Америки участвуют разные гены. Даже у рыб из одного порта по обе стороны от одной и той же версии гена, защищающей организм от ПХД, попадались разные генетические комбинации. Все это явные признаки того, что ген устойчивости к ПХД появился у фундулюсов очень давно и с тех пор успел распрощаться с соседними генами из-за постоянного разрыва и перекреста хромосом при размножении. Это значит, что маловосприимчивость фундулюсов к ПХД развилась в ходе мягкого отбора, на основе уже имевшегося генетического разнообразия.

Как мы выяснили в одной из прошлых глав, у березовых пядениц в Англии все было иначе. Они приспособились к покрытым сажей деревьям благодаря мутации, произошедшей в гене cortex во времена промышленной революции. Этот ген, как и соседние с ним участки, полностью идентичен у всех темнокрылых пядениц в Англии. Это указывает на жесткий отбор: новый вариант гена cortex дал своим обладателям огромное преимущество и потому распространился по всей популяции до того быстро, что перетащил с собой соседние гены – они попросту не успели отцепиться от него посредством разрыва хромосом.