Дарвин в городе: как эволюция продолжается в городских джунглях

Манши-Саут утверждает, что популяции хомячков в разных парках обязаны разными генетическими профилями не только инбридингу и дрейфу генов, но и так называемой локальной адаптации. В каждом парке обитает своя изолированная группа белоногих хомячков. Поскольку из парка этим хомячкам никуда не деться, ничто не мешает им как следует приспособиться к существующим условиям.

Чтобы изучить этот занимательный вопрос подробнее, Манши-Саут и его студент Стивен Харрис взялись за новаторский генетический проект. Они наловили хомячков в нескольких парках Нью-Йорка и за пределами города. Нужно было изучить не несколько случайных маркеров в геноме, а целый ряд активных генов в органах грызунов. Увы, во имя городской науки пойманным хомячкам пришлось пожертвовать не только кончиком хвоста. Исследователи умертвили всех особей и вынули печень, головной мозг и половые железы, чтобы извлечь из них так называемую матричную РНК (мРНК) – ген копируется на нее перед тем, как клетка создает белок на основе генного кода. По извлеченным из организма мРНК можно понять, какие гены активно в нем используются, и определить точные последовательности их ДНК.

Из этого огромного количества генетической информации исследователи выбрали гены, которые различались между парками настолько сильно, что вряд ли это было обусловлено случайностью. В разных парках они, очевидно, эволюционировали в разных направлениях. Так, в Сентрал-парке у хомячков нашлись явные аномалии в гене AKR7. Этот ген отвечает за нейтрализацию афлатоксинов – ядовитых канцерогенных веществ. Плесень, которая их вырабатывает, растет на орехах и семенах. Почему-то хомячки в Сентрал-парке подвержены воздействию этих веществ больше всего – возможно, дело в выбрасываемой там еде. Также у белоногих обитателей Сентрал-парка интересно выглядит ген FADS1, участвующий в переработке богатых жирами продуктов, – еще один признак того, что эволюция помогает этим грызунам переваривать типичную для данного места пищу. У хомячков из других парков заметно отличались другие гены, в основном связанные с питанием или загрязнением окружающей среды. Некоторые выбранные гены имели отношение к иммунной системе. «Логично, – добавляет Манши-Саут. – В небольшой популяции болезни распространяются быстро».

Вернемся к рыжим рысям Голливуда. У одной части их разделенной магистралями популяции тоже развился особый иммунитет. В 2002–2005 годах среди рыжих рысей в городе Таузенд-Окс, которых отделяет от остальной популяции шоссе 101, вспыхнула эпидемия чесотки – тяжелой кожной болезни, вызываемой клещами-паразитами. Как показало исследование Службы национальных парков США, болезнь в основном поражала особей, чей организм был ослаблен крысиными ядами – их часто используют в быту и на предприятиях. Из-за того что рыси поедали отравленных грызунов, их иммунная система становилась слабее и не могла защитить организм от болезни. Если не вылечить чесотку вовремя, она может привести к гибели. Так и случилось: несколько лет в популяции действовал мощнейший естественный отбор, и годовая выживаемость снизилась до 20 %, хотя прежде составляла почти 80 %. Это подтолкнуло иммунную систему к такому стремительному развитию, что его признаки были заметны даже в генетических данных, собранных Лорел Сериес. Она обнаружила, что у рысей, пойманных до и после эпидемии чесотки, были совершенно разные наборы генов MHC и TLR[17]

. Эти гены отвечают за производство белков, которые распознают болезнетворные организмы, включая и самих клещей, и бактерий, попадающих в поврежденную кожу. По всей видимости, эпидемию и вызванный ею эффект «бутылочного горлышка» пережили только рыси с подходящей комбинацией иммунных генов. Генетический состав этой части популяции изменился навсегда.

Да, не исключено, что чесотка поразила рысей к северу от шоссе 101 только потому, что их организмы и так были ослаблены дрейфом генов и кровосмешением. И все же именно небольшой размер позволил популяции быстро приспособиться к возникшим в ее ареале трудностям. Крупная популяция вряд ли бы с этим справилась, ей помешал бы приток неадаптированных генов со всех сторон. С белоногими хомячками та же история: чтобы приспособиться к среде в Сентрал-парке, популяция должна быть изолирована от сородичей из других парков. Тем временем у попугаев на севере и юге Парижа слегка отличается форма головы и крыльев. Может, дело в том, что эти птицы изначально были разными, а может, незаметные отличия в разных районах города привели к локальной адаптации популяций.