10.1. Грачи прилетели (с) пардон, сверчки онемели

Итак, на протяжении всего нашего повествования мы тщательно стремились найти строгий пример эволюционных изменений в природе, произошедших именно под действием естественного отбора, а не каких-нибудь других сил. И у нас практически ничего не получилось.

Но из этого печального обстоятельства еще не следует, что такие примеры нам найти так и не удастся. Потому что живая природа настолько разнообразна, что при большом желании в ней можно отыскать примеры для подтверждения почти любой теории, которой мы симпатизируем.

Так же и здесь. Уже понятно, что эволюционные изменения биологических видов именно под действием естественного отбора – это такая редкость и экзотика в реальной природе, что подобные примеры надо искать днем с огнем. Тем не менее, если очень постараться, такие примеры всё-таки можно найти.

В качестве конкретной иллюстрации, приведу сравнительно недавнее исследование с «онемевшими сверчками» (Zuk et al., 2006). В этом исследовании было установлено, что сверчки с острова Кауаи (один из островов Гавайского архипелага) совсем недавно сэволюционировали под действием естественного отбора!

Самцы сверчков вида Teleogryllus oceanicus, как и множество других видов сверчков, поют своим дамам «серенады». Но вот, совсем недавно, у какого-то отдельного сверчка на острове Кауаи произошла случайная мутация. В результате этой случайной мутации, специальный аппарат, которым сверчки издают свои «трели» – разрушился.

У нормальных (немутантных) самцов этого вида на крыльях имеется длинный ряд специальных хитиновых зубчиков, которые могут тереться о жилку соседнего крыла, порождая нужный звук. Но в результате обсуждаемой мутации, эти зубчики почти полностью редуцировались (кроме того, изменился еще и угол расположения этих зубчиков). Таким образом, зубчики перестали доставать до соседнего крыла, и в результате, мутантные сверчки онемели. Они, вроде бы, всё так же трут соответствующие части тела друг о друга, но при этом нужные звуки практически не раздаются.

Казалось бы, это вредная мутация. Ведь онемевшему сверчку теперь нечем очаровывать самку. Но дело в том, что на этом же острове живет еще и паразитическая муха (Ormia ochracea), которая тоже очень любит слушать песни сверчков. Однако любит она это делать совсем не по той причине, по которой эти песни нравятся самкам сверчков. А по причине, которая вряд ли понравится самим певцам – паразитическая муха находит сверчков, ориентируясь на звуки песни, и откладывает на сверчков своих личинок. Чаще на самцов, но нередко и на самок, если те оказываются в зоне досягаемости паразитической мухи (Zuk et al., 1993). Личинки мух «вбуравливаются» в тела бедных сверчков и начинают пожирать их заживо.

Поскольку на острове Кауаи паразитические мухи изобильны, то получается, что онемение сверчков, произошедшее в результате мутации, разрушившей скрипичный инструмент, оказалось не такой уж и вредной мутацией (Zuk et al., 2006). Наоборот, даже полезной. Потому что онемевшие сверчки оказались довольно сообразительными парнями (во всяком случае, по уверениям самих авторов работы). Они стали использовать других, не мутантных сверчков для соблазнения самки. Немые сверчки тоже привлекаются на звук песенки немутантных сверчков, и пока певец развлекает всю округу песнями (привлекая как самок сверчков, так и паразитических мух) немые сверчки могут спариться с теми самками, которые оказались поблизости. Таким образом, мутантные сверчки научились успешно распространять свои гены, несмотря на собственную немоту. Более того, они еще и оказались значительно менее подвержены атакам паразитической мухи, потому что муха тоже ориентируется на песенку своей жертвы, и естественно, онемевшие сверчки привлекают внимание этой мухи меньше, чем поющие. В результате, однажды произошедшая мутация «онемения» широко распространилась в местной популяции сверчков. Причем распространилась с молниеносной (для эволюционных процессов) скоростью – менее чем за 5 лет (или даже за 3).

Еще в 1993 году авторы работы (Zuk et al., 1993) отмечали, что на острове Кауаи заражено примерно 27 % самцов и 7 % самок сверчков Teleogryllus oceanicus. Видимо, вследствие высокой смертности, начиная с 1991 года, исследователи наблюдали, что с каждым годом местное население сверчков становится всё меньше. И к 2001 году сверчки стали совсем редкими (Zuk et al., 2006). Однако уже в 2003 году ситуация резко изменилась. В этот год исследователи увидели, что сверчки стали намного более многочисленны, чем раньше. Хотя при этом уже практически не раздавалось никаких песен. Соответствующее исследование показало, что примерно 96 % самцов сверчков в 2003 году были уже «немыми» (т. е. имели редуцированные зубчики, расположенные в ряд, со «сбитым» углом расположения). При этом зараженность сверчков личинками паразитических мух очень резко упала (до 1 % процента).

Дополнительные исследования показали, что за редукцию «скрипичного аппарата» была ответственна, скорее всего, единственная мутация в единственном гене.

Таким образом, мы, похоже, всё-таки имеем перед собой пример эволюции морфологического признака под действием именно естественного отбора – работающий «скрипичный аппарат» заменился сломанным «скрипичным аппаратом». То есть, мы наконец-то (!) нашли то, что так долго искали в природе – установленный пример эволюции (хотя бы какого-нибудь) морфологического признака под действием именно естественного отбора.

К сожалению, нашу великую радость в данном случае омрачают два обстоятельства. Во-первых, мы видим, что подобные примеры экстремально редки в природе, что уже само по себе ясно даёт понять, насколько на самом деле «распространена» в природе эволюция под действием естественного отбора. Во-вторых, и это самое главное – нашу радость омрачает то обстоятельство, что это ярко выраженный пример деструктивной эволюции. То есть, такой эволюции, где признак не создаётся, а наоборот, уже имеющийся признак разрушается. Понятно, что одно дело, когда достаточно сложный скрипичный аппарат сверчка создаётся, и совсем другое дело, когда этот (уже имеющийся) аппарат подвергается поломке. Как известно, «ломать не строить» (С). Особенно, если поломка происходит в результате всего одной единственной мутации.

Кроме того, еще одним печальным обстоятельством (для верующего дарвиниста) в данном примере является та роль, которую авторы установили для полового отбора. Ведь предполагается, что песенка сверчка (и его специальный «скрипичный орган») – это результат соответствующей эволюции под давлением полового отбора, где самки предпочитали самых поющих сверчков (или, например, просто лучше их находили). Однако в этом исследовании оказалось, что самки сверчков, во-первых, совершенно неразборчивы в этом плане – они не могут отличить даже нормального (поющего) сверчка от совершенно «немого». Во-вторых, оказалось, что популяция, почти целиком состоящая из немых сверчков, тем не менее, весьма успешно справляется с производством потомства, быстро восстанавливая собственную численность по факту (см. выше). В таком случае становится непонятно, зачем же самцам сверчков понадобилось вообще «огород городить», создавая (в ходе эволюции) такие сложные морфологические и поведенческие приспособления, «завязанные» на пение? При этом можно вспомнить и то обстоятельство, что самцы некоторых других видов сверчков вообще не утруждают себя процессом очарования самок песенкой, а просто принуждают своих самок вступать с ними в интимную связь при случайной встрече. В общем, становится трудно представить себе формирование столь сложных морфологических и поведенческих признаков у самцов сверчков на фоне, во-первых, откровенной неразборчивости самок, а во-вторых, при наличии куда более простых решений, в рамках которых могло бы протекать половое поведение сверчков.

Однако давайте пока не будем о бедном половом отборе. Сейчас мы разбираемся с примерами эволюции под действием естественного отбора, и у нас, похоже, всё-таки получается именно эволюция морфологического признака. Действительно, чисто формально, морфологический признак реально изменился – он сломался.

Давайте условно назовем подобную эволюцию – «эволюцией калек и инвалидов».

В этом отношении озвученный пример напоминает еще одну известную мутацию. Как известно, мутация, приводящая к заболеванию серповидноклеточной анемией у человека, в целом, безусловно, вредна. Эта болезнь серьезно снижает качество жизни, если человек гомозиготен по этому признаку, то есть, если обе копии соответствующего гена имеют данную мутацию. В гетерозиготном состоянии (где эту мутацию имеет только один аллель), негативные симптомы болезни либо проявляются в легкой форме, либо вообще практически не проявляются.

Эритроциты больного серповидноклеточной анемией имеют искаженную форму. Больные люди (гомозиготные по этому признаку, то есть, обладающие сразу двумя копиями мутантного гена) страдают от соответствующих симптомов, которые могут быть очень серьезными, заметно снижая качество жизни больного (и соответственно, его «приспособленность»).

Зато больные серповидноклеточной анемией являются гораздо более устойчивыми к заболеванию малярией.

Наверное, именно по этой причине частота встречаемости данной мутации существенно выше в тех регионах, где имеется риск заболевания малярией. Максимальная частота встречаемости этого заболевания в таких районах (с риском малярии) доходит до 15 %. В таких местах нести только одну копию этой вредной мутации (т. е. быть гетерозиготным по этому признаку) становится, наверное, даже выгодно. Потому что в гетерозиготном состоянии серповидноклеточная анемия либо протекает лишь в легкой форме, либо вообще практически не проявляется. В то же время, люди, гетерозиготные по данному признаку, всё еще обладают повышенной устойчивостью к малярии.

В связи с этим обстоятельством, когда речь заходит о реальных (установленных) примерах эволюции именно в результате мутаций и естественного отбора, дарвинисты нередко приводят в пример именно серповидноклеточную анемию.

Действительно, в этом примере присутствует и соответствующая мутация (правда, вредная), и естественный отбор, который в особых условиях (в районах, где риск заболевания малярией наиболее высокий) поддерживает частоту этой мутации на определенном уровне, повышенном по сравнению с другими регионами Земли. Видимо, именно вследствие того, что серповидноклеточная анемия дает устойчивость к малярии.

Более того, когда я просил верующих дарвинистов привести реальные примеры морфологической эволюции – некоторые мои собеседники предлагали считать примером такой эволюции именно этот пример. Поскольку данная мутация приводит к изменению формы эритроцитов.

Но даже если считать этот пример именно примером эволюции (хотя на самом деле это не так) – то такую «морфологическую эволюцию» можно, наверное, назвать «эволюцией калек и инвалидов».

Следует отметить, что аналогичные «полезные поломки» часто встречаются еще и в знаменитых примерах «эволюции бактерий», которыми так любят козырять многие верующие дарвинисты (чуть ниже мы об этом поговорим).

В общем, если кого-то устраивает эволюция, происходящая именно за счет поломки уже имеющихся структур (или ранее успешно работавших функций), то в живой природе, действительно, можно насобирать несколько подобных примеров «эволюции калек и инвалидов».

 

10.2. Неужели и со сверчками не всё ясно?

Да, как следует из написанного заголовка, описанная чуть выше история со стремительной «эволюцией онемевших сверчков», на самом деле, получила своё продолжение. И это продолжение в высшей степени интересное.

Дело в том, что вышеописанный вид сверчков (Teleogryllus oceanicus) обитает отнюдь не на одном острове Гавайского архипелага, а по крайней мере, на трех. Помимо уже озвученного выше (самого северного) острова Кауаи, сверчки этого вида обитают еще и на острове Оаху. А также на самом большом острове этого архипелага – острове Гавайи.

И вот (продолжение истории), только-только сверчки острова Кауаи успели онеметь… как тут же (сразу же вслед за ними) решили точно так же (!) онеметь сверчки острова Оаху. А именно, после того, как в 2003 году 96 % сверчков Teleogryllus oceanicus стали немыми на острове Кауаи (под давлением паразитической мухи), как уже в 2006 году такими же немыми стали еще 45 % сверчков Teleogryllus oceanicus на острове Оаху (Pascoal et al., 2012). А ведь до этого, на островах Гавайского архипелага никаких онемевших сверчков не наблюдалось. Более того, в 2010 году уже и на острове Гавайи (!) обнаружилось 2 % онемевших сверчков!

Первая мысль, которая напрашивается сама собой – мутантные онемевшие сверчки с острова Кауаи просто начали своё победное шествие на другие острова Гавайского архипелага. Например, с помощью людей – за счет разных транспортных средств, снующих между озвученными островами. Но как выяснилось, всё опять оказалось сложнее. Морфологические и генетические исследования показали, что онемевшие сверчки острова Оаху – онемели таким же способом, как и сверчки острова Кауаи – просто сломали себе звуковой аппарат… но с помощью уже другой мутации.

Эта мутация, и морфологически, и генетически, хорошо отличима от аналогичной мутации сверчков с острова Кауаи (Pascoal et al., 2012).

Получается, что сверчки этого вида сидели себе, сидели на этих трех островах неизвестно сколько времени, и не эволюционировали. А потом вдруг решили дружно (синхронно) приобрести себе одинаковый признак на разных островах (но разными генетическими способами). Причем настолько дружно, что всё это произошло в течение 10 лет (Рис. 59):

Рисунок 59. Карта показывает острова, на которых найдены «flatwing» самцы («плоскокрылые» самцы, то есть, с редуцированными зубчиками звукового аппарата). Кроме того, показан конкретный год, в котором мутантные (немые) самцы впервые обнаружены на островах: Кауаи, Оаху, Гавайи. Рисунок взят из работы (Pascoal et al., 2012).

К сожалению, точное время, сколько именно лет сверчки Teleogryllus oceanicus просидели на этих островах, не эволюционируя, неизвестно. Потому что неизвестно, когда именно сверчки этого вида попали на острова Гавайского архипелага. Отмечается только, что ареал распространения этих сверчков (по многочисленным островам Тихого океана) и генетическое разнообразие их популяций – хорошо согласуются с предполагаемым маршрутом расселения древних полинезийцев (Tinghitella et al., 2011). Если сверчки попали на Гавайские острова вместе с древними полинезийскими переселенцами, то это случилось, как минимум, полторы тысячи лет назад. Однако не исключена возможность, что сверчки проникли на Гавайские острова гораздо позже. Например, с торговыми судами европейцев.

Ну а когда конкретно могла попасть на Гавайские острова паразитическая муха Ormia ochracea – такую информацию я, к сожалению, вообще найти не смог. Единственное, что могу сказать – сегодня ареал обитания этой мухи простирается по всей южной части США, а также в Мексике. И вот, еще и на Гавайях.

Поэтому я не могу оценить, как долго сверчки подвергались нападкам паразитической мухи, прежде чем решили найти выход из создавшейся ситуации, дружно переломав свои «скрипки». К сожалению, пока неизвестно, и каким именно генетическим способом сломали себе «скрипки» два процента сверчков острова Гавайи (это, видимо, предмет будущих исследований). Зато известно, что сверчки островов Кауаи и Оаху сломали себе «скрипки», скорее всего, совершенно независимым образом. Но при этом поразительно дружно!

В связи со столь удивительными совпадениями, поневоле напрашивается вопрос – а что же это, собственно, было?

1. Это были обычные, совершенно случайные мутации, просто они так счастливо совпали, что случились почти одновременно (с разницей всего 3 года)?

2. Или, может быть, этот вид сверчков просто всегда так мог? То есть, «немые» сверчки – всегда являлись частью внутривидовой изменчивости этого вида? В рамках такого предположения следует обратить самое пристальное внимание на 2 % онемевших сверчков с острова Гавайи, которые онемели несмотря на то, что на этом острове давление паразитической мухи Ormia ochracea, кажется, является очень низким. Неужели сверчки острова Гавайи заранее готовятся эволюционировать нужным образом, в ожидании будущего насилия со стороны паразитических мух? То есть, еще до возникновения такой необходимости? Или, может быть, часть сверчков вида Teleogryllus oceanicus всегда появлялись на свет именно «немыми»? И может быть, всегда использовали тактику «упасть на хвост» поющему сверчку, и подождать рядом с ним самку? Но в таком случае, от этого «примера эволюции» просто ничего не остаётся. В смысле, никакой эволюции.

3. Или, может быть, мы опять наблюдаем эволюцию по волшебству? Примеры которой мы уже обсуждали выше. Действительно, мы снова наблюдаем классическую картину эволюции по волшебству – разные популяции биологического вида попадают в новый географический регион… и начинают стремительно и синхронно изменять свой морфотип сходным образом (не обращая внимания на то, что одинаковый результат достигается разными генетическими способами).

В общем, и с «онемевшими сверчками» тоже, может быть, не всё так просто (как это казалось после первой публикации на эту тему).

В этом свете можно упомянуть еще одно исследование на тему «сверчков, скрипок и паразитических мух». Видимо, вдохновившись стремительными эволюционными изменениями, которые продемонстрировали сверчки, переломавшие свои «музыкальные инструменты» в ходе защиты от паразитической мухи, авторы работы (Beckers & Wagner, 2012) решили посмотреть, а как будут вести себя другие виды сверчков, защищаясь от этой же мухи. Дело в том, что обсуждаемая паразитическая муха Ormia ochracea на всем протяжении своего ареала паразитирует, как минимум, на 10 разных видов сверчков (Beckers & Wagner, 2012). При этом данная муха особенно активна только в определенное время суток. Примерно в течение 2 часов после захода солнца. В то время как сверчки, на которых паразитирует данная муха, ведут ночной образ жизни, и могут стрекотать в течение всей ночи, от заката до рассвета.

В связи с этим, авторы работы (Beckers & Wagner, 2012) предположили, что в случае серьезного паразитического давления со стороны этой мухи, сверчкам было бы крайне выгодно снижать свою песенную активность именно в те часы, когда активна данная муха. И соответственно, повышать свою брачную активность после того, как активность паразитической мухи снизится.

Более того, такое поведение было бы выгодно не только самцам сверчков, но еще и их самкам, потому что самки сверчков тоже иногда «попадают под раздачу» паразитической мухи. Ведь самки, так же как и паразитическая муха, привлекаются песнями своих кавалеров, поэтому их «дорожки» вполне могут пересечься вблизи стрекочущих самцов.

И вот, авторы работы (Beckers & Wagner, 2012) предположили, что в тех местообитаниях, где паразитические мухи Ormia ochracea обильны, самцы сверчков должны были в ходе эволюции так изменить свое поведение, чтобы меньше стрекотать сразу после заката (когда муха особенно бодра), и больше стрекотать в более поздние часы. И таким образом, данные популяции будут отличаться «режимом стрекотания» от тех популяций, где паразитическая муха редка, и соответственно, фактор её паразитического давления на популяции сверчков – тоже низок.

Для проверки своего (весьма логичного) предположения авторы работы (Beckers & Wagner, 2012) взяли сверчков из 6 разных популяций, подвергающихся высокому паразитическому давлению. Вплоть до того, что в некоторых популяциях риск заражения личинками паразитических мух для самцов сверчков доходил до 60 %. То есть, этот риск был в два раза выше, чем на озвученном острове Кауаи, где самцы сверчков сэволюционировали менее чем за 5 лет (переломав свои скрипки) под давлением этих же паразитических мух. Авторы исследования сравнили самцов сверчков, взятых из этих 6 популяций (с высоким риском заражения) с самцами сверчков, взятых из других 6 популяций сверчков с низким риском заражения…

И оказалось, что никакой разницы хотя бы в каких-нибудь параметрах стрекотания между самцами из популяций с высоким риском паразитизма, и самцами из популяций с низким риском паразитизма – нет. Самцы обеих категорий одинаково активно стрекотали сразу после заката (то есть именно тогда, когда паразитическая муха, в основном, «выходит на охоту») и далее всю ночь напролёт. Невзирая на повышенную опасность заражения во время стрекотания сразу после заката (Beckers & Wagner, 2012).

Получается, что повышенное давление естественного отбора в популяциях с высоким риском паразитизма не смогло привести даже к незначительным эволюционным изменениям в брачном поведении самцов!

Причем в отличие от Гавайских островов, эти популяции сверчков обитают в Калифорнии, то есть, на континенте, где они взаимодействуют с паразитической мухой Ormia ochracea уже, наверное, многие тысячи лет. И тем не менее, никаких эволюционных изменений в поведении самцов (в биологически целесообразную сторону).

Исходя из таких результатов исследования (Beckers & Wagner, 2012) – полном отсутствии хотя бы каких-нибудь эволюционных изменений в течение многих тысяч лет, «ум ноженных» на публикации о независимом «эволюционном онемении» сверчков сразу на двух островах: Кауаи, Оаху (и наверное, еще и на острове Гавайи) за период времени всего 10 лет… Исходя из таких фактов, приходится сделать вывод, что «эволюция» сверчков способна только ломать им «скрипки». И больше ни на что.

Сами авторы работы (Beckers & Wagner, 2012) попытались объяснить свой анти-эволюционный результат тем, что, наверное, в популяциях континентальных сверчков половой отбор (борьба за внимание самки) имеет настолько напряженный характер, что полностью подавляет давление обычного естественного отбора. Даже в тех случаях, когда риск заражения смертельным паразитом доходит до 60 %.

Что же, такое предположение, может быть, смотрелось бы неплохо, если бы, во-первых, в подобных популяциях риску смертельного заражения не подвергались бы и самки тоже. А во-вторых, если бы имелся хотя бы один строго установленный пример эволюционного изменения (хотя бы какого-нибудь признака) под действием пресловутого полового отбора. Но поскольку на сегодняшний день мы имеем ровно ноль таких установленных примеров, то стоит ли вообще тратить своё время на анализ чисто теоретических спекуляций, не имеющих ничего общего с реальностью?

Но даже если бы пресловутый половой отбор действительно существовал в природе, то всё равно остаётся непонятным, что же мешает сверчкам (в тех местообитаниях, где высок риск заражения) заниматься своими любовными играми (и половым отбором) более активно в те часы, когда паразитические мухи уже снижают свою активность? Ведь 1–5 %-ная смертность самок в результате заражения, уже сама по себе (без учета 30–60 %-ной смертности самцов) могла бы эволюционно изменить поведение самок (например, передвинуть пик их половой активности на несколько часов позже) всего за 500–1000 поколений. А за изменением времени активности самок последовало бы и соответствующее изменение активности самцов. Однако ничего подобного не происходит. То есть, мы наглядно видим, что в данном случае никакой (ожидаемой) коэволюции связки «паразит-жертва» не прослеживается от слова совсем.