Дарвинизм в XXI веке

И подтверждений такого рода можно набрать немало — причем из самых разных областей биологии. Мы уже видели выше, как неожиданно перекликаются с выводами теории эко-системного контроля результаты исследования генома передающейся раковой опухоли. А вот экологи из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре в 2009 году проверили не выводы, а одно из исходных положений этой теории — расхождение видов растений по экологическим нишам по мере увеличения плотности популяций. Дело в том, что применимость концепции экологической ниши к растениям давно служит предметом спора в фундаментальной экологии. «Пища» у всех растений одна и та же: солнечный свет, углекислота из воздуха, почвенная вода с минеральными веществами. Конечно, разные растения растут в разном климате, на разных почвах, по-разному переносят засуху, засоление, мороз и т. д. Но вот, скажем, растения с одного луга или болота — они-то чем могут отличаться в смысле экологии? «Число совместно произрастающих видов в реальности может во много раз превышать число факторов, лимитирующих рост популяций отдельных видов („измерений ниши“)», — пишет известный российский эколог Алексей Гиляров. Особенно вызывающе в этом отношении выглядит тропический лес, на одном гектаре которого могут расти сотни видов деревьев, причем все в одном ярусе. В начале 2000-х годов была даже выдвинута — и приобрела немалую популярность — гипотеза о том, что в таком лесу все виды деревьев занимают одну и ту же нишу и в экологическом отношении совершенно эквивалентны друг другу[213]. Понятно, что если это так, то теория экосистемного контроля оказывается ни на чем не основанной. Однако калифорнийские экологи путем изощренных экспериментов с растениями-однолетниками, зарастающими искусственно расчищенные площадки, сумели показать, что по мере роста плотности растительного покрова внутривидовая конкуренция все сильнее преобладала над межвидовой — что свидетельствует о том, что растениям все-таки как-то удается поделить экологические ниши. Конечно, сообщество сорняков (да еще и на специфических серпентиновых почвах, не самых благоприятных для произрастания) — не тропический лес. Впрочем, тремя годами позже другая группа американских исследователей представила данные, указывающие (правда, не столь однозначно) на то, что и в тропическом лесу никакой «экологической эквивалентности» древесных видов нет.

Другой яркий пример влияния экологического сообщества на ход эволюции можно найти в исследовании датских биологов и медиков, о котором мы вскользь упоминали в главе «Отбор в натуре»… Впрочем, честно говоря, я в сомнении — стоит ли рассказывать об этой работе? Ведь найдутся записные остряки, которые скажут, что эволюционисты получают подтверждения своих теорий, буквально ковыряя в носу.

И все же давайте скажем два слова об этом неожиданном эволюционном сюжете.

Эволюция на соплях

Есть такая тяжелая генетическая болезнь — муковисцидоз. Внешне она проявляется в загущении и застое слизи в дыхательных и пищеварительных путях. Вылечиться от нее, как и от всякой генетической болезни, пока невозможно, но можно жить с ней многие годы, если регулярно проходить специальное лечение.

Причем лечить таких больных приходится не только от проявлений основной болезни, но и от всегда сопутствующих ей хронических кишечных и легочных инфекций: муковисцидозная слизь — излюбленная питательная среда для многих видов микроорганизмов. Во время лечения у больных, разумеется, берут на анализ мазки с пораженных слизистых. Из них выделяют чистые культуры бактерий, образцы которых в некоторых странах затем хранятся в клинике многие годы.

Вот этим своеобразным «микробным архивом» и воспользовались датские биологи и медики. Штаммы бактерии Pseudomonas aeruginosa (она же синегнойная палочка — один из наиболее распространенных микробов, поражающий дыхательные пути больных муковисцидозом), взятые у конкретных пациентов на протяжении многих лет, позволяли непосредственно сравнивать предков и потомков. Самая длинная из этих «генеалогических линий» охватывала период с 1973 по 2008 годы — за это время в организме больного сменилось около 200 тысяч поколений бактерий.

Как и следовало ожидать, бактерии эволюционировали. Однако динамика их эволюции оказалась совсем иной, нежели у лабораторных моделей. Выяснилось, что все основные адаптации, отличающие самый успешный штамм от его вымерших родичей, произошли в первые шесть лет (1973–1979 гг.). У двух пациентов, зараженных одним штаммом, была обнаружена параллельная эволюция возбудителей: изменения произошли в одних и тех же трех генах, но замененными в них оказались разные нуклеотиды, хотя эти замены давали сходный конечный результат.