Дарвин в городе: как эволюция продолжается в городских джунглях

Почему же ПХД и ПАУ считаются такими вредными? А потому, что они привязываются к определенному типу белка – рецептору ароматических углеводородов (AHR). Эти белки – своего рода переключатели программ развития эмбриона, как в человеческом организме, так и в организме рыбы. Если животное подвержено высокому уровню ПХД и ПАУ, эти молекулы все время тормошат белок AHR, а он в свою очередь включает те или иные программы слишком рано или не успевает вовремя их отключить. Под воздействием ПХД мальки фундулюсов, как правило, не доживают до зрелости – их сердце оказывается увеличенным или недоразвитым, а в хвосте наблюдаются кровоизлияния. Собственно, фундулюс – одна из самых чувствительных к этим веществам рыб.

Но это если речь идет об обычных мальках. Фундулюсов, обитающих в ядовитых топях Бриджпорта и гавани Нью-Бедфорда (и по меньшей мере еще в двух загрязненных портах на восточном побережье Северной Америки), обычными назвать никак нельзя. В ходе эволюции они научились справляться с загрязнениями.

Чтобы изучить проворство фундулюса в вопросах эволюции, Эндрю Уайтхед, биолог из Калифорнийского университета в Дейвисе, сравнил свойства особей с сильно загрязненных участков, попавших под государственную программу очистки Superfund, и из чистых вод по соседству. Так, меньше чем в 70 километрах от Нью-Бедфорда раскинулся остров Блок, до которого загрязнение, к счастью, не добралось. Содержание ПХД там настолько низкое, что его едва удалось определить, – аж в 8000 раз ниже, чем в гавани Нью-Бедфорда. А в 15 километрах от зловонных коктейлей Бриджпорта, у другого берега пролива Лонг-Айленд, фундулюсы радуются жизни в прекрасной лагуне Флакс-Понд, где ПХД нет и в помине.

Здесь и еще в двух парах загрязненных и чистых мест Уайтхед наловил фундулюсов и проанализировал их ДНК, чтобы понять, приходятся ли рыбы в каждой паре мест друг другу ближайшими родичами. Как выяснилось, да: у фундулюсов в лагуне Флакс-Понд и в порту Бриджпорта был общий предок, как и у обитателей гавани Нью-Бедфорда и прибрежных вод острова Блок. Впрочем, на этом их схожесть заканчивалась: в эволюционном плане рыбы с загрязненных участков сильно отдалились от сородичей из чистых вод. Как обнаружил Уайтхед в лабораторных экспериментах, они оказались невосприимчивы к смертельным концентрациям ПХД: если фундулюсы с острова Блок, попав в такую воду, мигом всплыли бы кверху брюхом, то рыбы из Нью-Бедфорда в ней и плавником не повели. То же с рыбами из Бриджпорта и лагуны Флакс-Понд, а также еще из двух пар мест.

В 2016 году Уайтхед и его команда опубликовали в журнале Science статью, где рассказали, как фундулюсу это удалось. Они прочитали геном (полную последовательность всех хромосом, букву за буквой) пятидесяти особей с каждого из восьми участков. Как выяснилось, у каждой рыбы из загрязненной среды мутировали гены, отвечающие за белки AHR, а у некоторых обнаружились мутации и в генах белков, с которыми AHR взаимодействуют. Что интересно, многие мутации были присущи только особям с того или иного загрязненного участка. Это значит, что эволюция несколько раз независимо сделала рыб невосприимчивыми к ПХД.

Затем исследователи захотели понять, как эти мутации влияют на живых особей, и выяснили, что у невосприимчивых к загрязнению фундулюсов попросту нарушено производство белка AHR. Под воздействием ПХД этот белок больше не переключал нужные программы так же активно, как у особей из чистой среды. Иными словами, эволюция дала фундулюсам возможность поддерживать нормальную работу организма, отключив в нем несколько уязвимых компонентов. Возможно, для этого пришлось внедрить какие-либо новые компоненты, а организм рыб перестал работать так же гладко, как прежде, но важно другое: благодаря стремительной городской эволюции фундулюс научился выживать там, где не должен. «Разве это не удивительно? – восхищается Уайтхед. – И на это естественному отбору понадобилось всего несколько поколений!»

И все же ПХД – лишь одна составляющая ядреной химической смеси, которой мы поливаем города. Возьмем, к примеру, дорожную соль. Там, где зимой холодно, дороги щедро посыпают хлористым натрием, чтобы не заледеневали. Только в США каждую зиму на дорогах оказывается 25 миллионов тонн соли – если собрать ее в цельный блок, его объем составит 10 миллионов кубических метров. Неудивительно, что в окружающей среде столько лишней соли: ее находят почти в двух километрах от дорог, которые она защищала ото льда, и на высоте шестидесяти этажей над ними. Из-за этого в больших городах вода каналов и рек зимой становится солоноватой.