Лето. Секреты выживания растений и животных в сезон изобилия

Окраска часто играет важную роль в маскировке, но сам по себе цвет может выполнять другую, не менее значимую функцию. Темная окраска и защищает животное от солнца, и позволяет поглощать больше солнечной энергии. Многие бабочки окрашены так, чтобы на солнце быстрее нагреваться, это позволяет их летательной мускулатуре работать на холоде. У гусениц повышение температуры тела ускоряет рост и сильно сокращает время, за которое они достигают относительно безопасной стадии куколки. Для них скорость роста, вероятно, один из главных факторов, обеспечивающих защиту от других животных, потому что каждый день, на который можно сократить личиночную стадию, это день, когда насекомому не угрожают паразиты и хищники. Однако есть и другая сторона медали. Черная гусеница, греясь на прямом солнце, в течение меньшего времени подвергается опасности, но паразитам и хищникам ее лучше видно и проще достать, так что давление отбора растет.

Гусеницы бражников из Центральной и Южной Америки Hemeroplanes triptolemus

изображают головы змей. То же делает куколка бабочки Dynastes darius (рисунок с фотографии в кн.: Miller et al., 2006)

Хотя на старших курсах университета я занимался терморегуляцией у табачных бражников Manduca sexta

и знал о значении цвета для терморегуляции у бабочек, я не слишком задумывался об изредка попадавшихся «темных лошадках» – гусеницах черного, а не обычного камуфляжного зеленого цвета. Иногда они мне встречались, но я не обращал на них внимания – как на диковинку или аберрацию, которые можно игнорировать. К счастью, другие исследователи видели вещи иначе, и при изучении этой черной мутации были сделаны фундаментальные открытия о взаимодействии генов и среды.

В 1973 году Джим Трумэн с коллегами определил, что черный мутант возник не просто благодаря новому гену, который дает больше меланина. Меланин в коже гусеницы вырабатывается, когда снижается уровень ювенильного гормона (он у всех насекомых играет центральную роль для развития при метаморфозе и для размножения). Если нанести немного ювенильного гормона на черную гусеницу табачного бражника, ее цвет изменится обратно на «нормальный» зеленый. Но степень изменения цвета определяется не только самим по себе количеством гормона. Есть некоторый порог, по прохождении которого смещается равновесие; более того, в ходе эволюции меняется не количество гормона, а порог, при котором цвет становится другим (Suzuki, Nijhout, 2006). У родственного табачному бражнику вида, томатного бражника Manduca quinquemaculata, гусеницы развивают черную окраску при температуре 20 °C и ниже и зеленую при 28 °C и выше. Возникает ли сдвиг цвета как адаптация к температуре, когда преимущество, которое солнечный свет дает для быстрого питания и роста, перевешивает риск того, что гусеницу съедят?

У человека не может радикально поменяться цвет и форма тела или поведение. Мы эволюционировали так, чтобы поддерживать определенное устойчивое состояние, «статус-кво», которое в прошлом оказалось удачным для приспосабливания. Однако гены у бабочки такие же, как у гусеницы. Разница в том, какие из них включены и выключены и когда. Это тоже влияние «среды» – в данном случае в основном внутренней, которая в процессе развития постоянно меняется. Когда я вижу тяжеловеса, бегуна, математика, актера, сумоиста или танцора, я вспоминаю, что, как и гусеницы, мы на самом деле тоже можем демонстрировать поразительные изменения, которые временами возникают в ответ на простые, очень тонкие сигналы, контролирующие развитие подобно переключателю. У человека, пока он развивается, никогда не бывают предопределены все особенности и способности, которыми он или она в конце концов будет «обладать». Напротив, хотя мы построены более-менее по одному чертежу, многие из наших особых личных талантов могут проявиться только тогда, когда мы приложим усилия, превосходящие определенный порог, причем, вероятно, этот порог тоже у каждого свой. Мне это вспомнилось, когда я тренировался, чтобы из медлительного, приспособленного к холодной погоде животного, сберегающего энергию и тепло, превратиться в такого, которое могло бы расходовать энергию с высокой скоростью и рассеивать тепло как можно быстрее. Если у гусеницы простой визуальный стимул может повлиять на экспрессию генов, управляющих развитием, почему тренировка не может сделать что-то похожее с нами?