Если бы Дарвин мог наблюдать перемены, происходящие в наше время в животном мире буквально за несколько десятилетий, ему, возможно, и не понадобилось бы совершать свои знаменитые путешествия. Нам предоставляется возможность увидеть эволюцию своими глазами: человечеству удалось «обратить» её всего за тридцать лет.
И виной тому, как ни странно, забота экологов и борьба за чистоту окружающей среды. Очистка озера Вашингтон на Западном побережье США в 70-х годах, обошедшаяся американцам в $140 миллионов, повернула вспять эволюцию трёхиглой колюшки, обитающей как в пресных, так и в морских водах.
(Gasterosteus aculeatus) – небольшая рыба с колючками перед спинным плавником и на брюхе. ело у трехиглых колюшек сравнительно высокое, сжатое с боков, с коротким хвостовым стеблем. Вместо чешуи бока тела покрыты костными пластинками, как панцирем. Голова заостренная. Рот конечный, умеренной величины. Жаберные перепонки приращены к межжаберному промежутку, не образуя складки поперек него. Перед спинным плавником три больших шипа. Брюшные плавники превращены в шипы. Спинные и брюшные шипы в поднятом положении замыкаются особой защелкой и представляют собой грозное оружие.
Трехиглые колюшки живут в море и в пресных водах; живущие в море обычно крупнее пресноводных, сильнее вооружены, боковые кили на хвостовом стебле хорошо развиты, костные пластинки на боках тела образуют полный ряд; у пресноводных форм эти пластинки имеются только возле головы и на хвостовом стебле. Длина трехиглой колюшки в Белом море до 9 см (обычно средний размер самцов 6,5 см, самок – 7,5 см), а в Тихом океане у Камчатки – до 10 см. В пресных водах и в более южных районах длина обычно не более 4–6 см.
Трехиглая колюшка одинаково хорошо живет в морской и пресной воде. Широко распространена у берегов северных частей Атлантического и Тихого океанов. Встречается у берегов Мурмана и в Белом море, но вдоль всего побережья Сибири ее нет. Обычна у берегов Европы от Черного и Средиземного морей до Балтийского, у Фарерских островов, Исландии, Гренландии; у берегов Америки от Гудзонова залива до Нью-Джерси. В Тихом океане от Берингова пролива на юг до Кореи и Калифорнии.
Продолжительность жизни трехиглой колюшки 3–4 года, половозрелости она достигает на юге к концу первого года жизни, а в Белом море обычно в трехлетнем возрасте. Колюшка способна издавать скрежещущие или стрекочущие звуки.
Плодовитость колюшки по сравнению с другими рыбами ничтожно мала (от 65 до 550 икринок для обитательниц Белого моря), но благодаря тщательной заботе о потомстве процент выживания мальков очень велик. Нерест колюшки происходит у берегов, в опресненной зоне и в пресных водах ручьев и речек. В период размножения самцы очень драчливы и драки между ними часто кончаются смертью: один из противников оказывается буквально распоротым острыми шипами.
Весной самец строит на дне гнездо на тихой отмели, между стеблями водных растений, где имеется постоянное, но не слишком сильное течение. Потом самец загоняет в гнездо самку. За несколько секунд пребывания в гнезде самка откладывает до 100 икринок. Как только она вымечет икру, самец ее выгоняет, оплодотворяет икру и через некоторое время отправляется на поиски другой самки, чтобы добавить еще икры к уже отложенной в гнезде. Этот процесс повторяется 2–3 раза, пока не наберется достаточное количество икры, обычно 150–180 икринок. После этого самец бдительно охраняет гнездо, яростно набрасывается на всех приближающихся к нему, ремонтирует его, очищает и аэрирует икру, обмахивая ее своими грудными плавниками, создавая приток свежей воды.
Катрин Пейчел из Центра изучения рака имени Фреда Хатчинсона и её коллеги обратили внимание на то, что по сравнению с 50-ми годами обитательницы озера рядом с Сиэтлом – крупнейшим городом одноимённого с озером штата – вернули практически все свое обмундирование, которое у них отобрала эволюция.
Зоологи обнаружили этот феномен, собирая образцы колюшек из местных водоемов. По данным 1968 года, только 6% обитателей озера Вашингтон были хорошо бронированы, в то время как у 78% было меньше 12 пластинок.
В 2005 году уже 49 рыбок из 100 стали полностью бронированными, 35 были частично покрыты пластинками, лишь 12 попали в категорию «беззащитных».
природный процесс, при котором из всех живых организмов сохраняются во времени только те, которые оставляют потомство себе подобных. Иными словами, во времени сохраняется только то, что успешно занимается сохранением себя во времени. По современным представлениям, естественный отбор является одним из важнейших факторов эволюции.
Идею о том, что в живой природе действует механизм, подобный искусственному отбору, развили английские учёные Чарльз Дарвин и Альфред Уоллес. Суть их идеи состоит в том, что для появления удачных созданий, природе вовсе не обязательно понимать и анализировать ситуацию, а можно действовать наугад. Достаточно создавать широкий спектр разнообразных особей — и в конечном счёте выживут наиболее приспособленные.
1. Сначала появляется особь с новыми, совершенно случайными, свойствами
2. Потом она оказывается или не оказывается способной оставить потомство, в зависимости от этих свойств
3. Наконец, если исход предыдущего этапа оказывается положительным, то она оставляет потомство и её потомки наследуют новоприобретённые свойства
Однако генетика утверждает, что всё куда интереснее: анализ ДНК обитателей озера показал, что хотя небольшая миграция из залива имела место, её никак не достаточно для объяснения наблюдаемого феномена.
Предложенная авторами работы, опубликованной в Current Biology, гипотеза обратной эволюции поначалу может показаться странной, но она хорошо объясняет всё произошедшее.
Очистка озера, в которое ежедневно сбрасывали тонны отходов, сделала воду чище, а вместе с ней убрала мутную взвесь, скрывающую мелких рыбешек от хищников. Миллионы лет назад мутная взвесь мелких водоемов уже сыграла важную роль в эволюции – именно благодаря ей главным органом чувств пресноводных рыб стало обоняние, которому мы обязаны развитыми большими полушариями.
форма естественного отбора. Его действие противоположно положительному отбору. Отсекающий отбор выбраковывает из популяции подавляющее большинство особей, несущих признаки, резко снижающие жизнеспособность при данных условиях среды. С помощью отсекающего отбора из популяции удаляются сильно вредные аллели. Также отсекающему отбору могут подвергаться особи с хромосомными перестройками и набором хромосом, резко нарушающими нормальную работу генетического аппарата.
И хотя вся эта история выглядит очень ясной и стройной и даже подтверждена генетически, неясно, что представлял собой водоём до середины прошлого века. Ученые не могут точно сказать, когда он стал настолько грязным и как выглядело большинство рыб в начале века.
В любом случае учёным удалось показать, и как загрязнение сказывается на рыбах, и как забота об окружающей среде способна эти изменения обратить. Выясняется, что для такого обращения достаточно лишь нескольких десятков лет – а это всего десяток поколений рыбки, живущей 3–4 года.
