Удивительная эволюция. Биологическая история Земли в невероятных превращениях и мутациях организмов

Давайте прогуляемся^[67] по этому экспериментальному полю. Участок № 3 контрольный, его не трогали в течение последних ста пятидесяти лет, а почву не обрабатывали дополнительными питательными компонентами. Если вы придете сюда в июне, то увидите буйство красок и рисунка – красные, желтые, зеленые; цветы и стебли разных форм и размеров… Овсяница красная – сорт травы – главная звезда. Она доминирует на участке, ее тонкие жесткие стебли венчают пурпурно-красные соцветия. Но вокруг нее растет еще несколько десятков других видов, какие-то из них с крупными и красивыми цветками.

Один из участков экспериментального поля с парковой травой

Это типичный сенокосный луг, и когда-то все поле выглядело именно так. Но большинство других участков теперь уже не могут похвастаться таким многообразием красок. Да, возможно, растения на каких-то участках гуще и выше, но состав трав там намного более однородный. Так, расположенный рядом участок № 1 с момента начала эксперимента получил годовую дозу азота и других минералов. Сейчас на поле растет уже не так много разных растений, как раньше. Доминирует несколько видов трав, которые выше и крупнее овсяницы красной на третьем участке. Цветы встречаются редко.

А вот участок № 9, который на протяжении последних ста пятидесяти лет обрабатывали сульфатом аммония. Получившаяся в итоге кислотная почва выдавила не только большинство видов растений, но также и дождевых червей и других подземных обитателей. Остались только три вида растений. Если взглянуть поверх участка № 9, то увидишь в основном торчащие пучками макушки сладкого душистого колоска – вид, который встречается почти на всех экспериментальных участках.

Применение разных удобрений во многом изменило участки, использовавшиеся для эксперимента с парковой травой: поменялся состав почвы, активность роста, а также сочетаемость растущих рядом растений. Еще со времен Лоуса и Гилберта различия, наблюдаемые на разных участках, относили на счет этих экологических явлений: сможет ли конкретный вид выдержать условия жизни на участке и сможет ли он выживать рядом с другими растущими там видами.

На протяжении целого столетия никто не задавался вопросом, играет ли эволюция какую-то роль в появлении различий между участками, и адаптируются ли популяции одного вида, растущие на разных участках, к местным условиям. И если да, то почему? В те времена все еще доминировала дарвиновская идея о ледниковой скорости движения эволюции. А участки располагались рядом друг с другом, разделенные в отдельных случаях всего несколькими дюймами. Стандартные знания эволюционных биологов того времени подсказывали ученым, что обмен генетическим материалом между популяциями – «генный поток» – будет препятствовать дивергенции. Пыльца, перелетающая с одного участка и опыляющая растение с другого, или унесенные ветром семена будут перемещать генный материал туда-сюда, сохраняя генетическую однородность популяций.

Однако молодой ботаник Рой Снейдон не был в этом так уверен. Когда в конце 1950-х годов он приступал к защите докторской диссертации в Уэльсе, ботаники только начинали задумываться над тем, что растения способны быстро эволюционировать, даже в отсутствие изоляции. Его куратор, Тони Брэдшоу, в тот момент подготовил к публикации свой ставший уже классическим научный труд по теме эволюции устойчивости к тяжелым металлам у растений, растущих на крышах старых брошенных горнорудных шахт. Брэдшоу обнаружил, что в тех местах, где раньше находились шахты по добыче меди, свинца и цинка (некоторые относились еще к временам римлян и даже более ранней эпохе – бронзовому веку), в почве содержались повышенные дозы тяжелых металлов, токсичные для большинства растений. Тем не менее там росло несколько видов. Брэдшоу пришел к выводу, что растения в этих местах адаптировались к жизни в подобных токсичных условиях с того момента, когда там открылись шахты. И это один из первых конкретных примеров стремительной эволюции в природе.

Помимо быстрого эволюционирования, эти растения также смогли адаптироваться в плане генного обмена. Всего в нескольких футах от куч со старым шлаком уровни концентрации металлов резко падали.

Брэдшоу и его студенты обнаружили, что растения одного вида с соседних чистых территорий не могли расти на зараженной почве. У растений, росших на месте старых шахт, выработалась устойчивость к тяжелым металлам даже несмотря на то, что они были окружены растениями, не переносившими тяжелые металлы, чью пыльцу, семена и генный материал они содержали: ветром их постоянно относило на зараженную территорию. Очевидно, генный поток не являлся настолько однородным, как принято было считать.