Книга: Самое грандиозное шоу на Земле
Назад: Насекомые — древнейшие специалисты по одомашниванию
Дальше: Крысиные зубы
Ты — мой естественный выбор!
Есть ли другие примеры селекции и разведения, осуществляемого не человеком? О да. Вспомните скучный камуфляжный окрас перьев самки фазана и сравните его с роскошной раскраской самцов того же вида. Очевидно, что если бы на кону было только индивидуальное выживание самца золотого фазана, он «предпочел» бы выглядеть как самка или как укрупненная версия цыпленка, поскольку они гораздо лучше замаскированы. Это справедливо и для других видов (алмазный фазан, обыкновенный фазан). Петухи заметны для хищников, они выглядят броско, но каждый вид по-своему. А самки всех видов хорошо камуфлированы и выглядят почти одинаково. Почему?
С точки зрения Дарвина, все дело в половом отборе. Другой способ выразить то же самое, лучше подходящий к моей концепции пути, усыпанного розами, — «селективное разведение самцов самками». Да, яркие цвета привлекают хищников. Однако они привлекают и самок. Многие поколения самок выбирали ярко окрашенных самцов, а не скучных коричневых особей, которыми самцы, несомненно, остались бы, не займись самки селекцией. То же самое произошло с павлинами и райскими птицами, а также с множеством других млекопитающих, рыб, амфибий, рептилий и насекомых. Все эти виды объединяет одна черта: у них при размножении самка выбирает из нескольких соревнующихся самцов. Как правило, выбирают именно самки, а не самцы, но в причины этого мы сейчас вдаваться не будем.
Вариации домашней курицы: три иллюстрации из книги Ч. Дарвина «Изменение животных и растений в домашнем состоянии»
С фазанами произошло то же, что с садовыми цветами: пришли люди и продолжили работу самок, выведя новые, еще более цветистые формы оперения самца. Основной эффект, правда, был достигнут не при помощи постепенного отбора в течение многих поколений, а за счет закрепления единичных крупных мутаций. Людям также удалось вывести удивительные породы голубей (о чем Дарвину было прекрасно известно) и кур, ведущих свой род от дальневосточной красной джунглевой, или банкивской, курицы (Gallus gallus).
Основная часть этой главы посвящена селекции, предназначенной для глаз, но другие органы чувств могут оказывать не меньшее влияние. Ценители канареек разводят их не только из-за внешности, но главным образом из-за пения. Дикая канарейка — желто-коричневый воробышек, на которого и смотреть-то нечего. Селекционеры взяли палитру цветов, создаваемую случайной генетической изменчивостью, и добились настолько оригинальной окраски, что получившийся цвет был назван канареечным. Сама птица, кстати, названа в честь островов, а не наоборот, как было с Галапагосскими, названными по испанскому слову «черепаха». Но больше всего канарейки известны своим пением, которое также было усовершенствовано заводчиками. Было выведено несколько типов певцов: роллеры, поющие с закрытым клювом, ватершлагеры, песня которых звучит как текущая вода, и тимбрадо, издающие металлические звуки наподобие звона колокольчиков и сухой треск, похожий на звук кастаньет, с родины которых эти канарейки и происходят. Выведенные в неволе птицы поют дольше, громче и чаще дикого типа. Но важно отметить, что все элементы, из которых состоят песни домашних канареек, встречаются в дикой природе так же, как привычки и уловки современных пород собак происходят от элементов, обнаруживаемых в поведенческом репертуаре волков.
Как и в рассмотренных нами прежде случаях, селекционеры работали с материалом, обеспеченным предшествующим отбором со стороны самок вида. На протяжении многих поколений самки «выводили» все более музыкально одаренных самцов. В случае канареек у нас есть некоторые дополнительные данные. Канарейки, как и смеющиеся горлицы, активно использовались в исследованиях гормонов и репродуктивного поведения. Известно, что у самок обоих видов звук песни самца, даже записанный на пленку, вызывает увеличение яичников и выработку ими гормонов. Это «переключает» самку в репродуктивное состояние и делает ее готовой к спариванию. Можно сказать, что самцы манипулируют самками, распевая перед ними песни. Почти что гормональная инъекция! Но можно сказать, что и самки постепенно отбирают самцов, заставляя их петь все лучше. Эти две точки зрения — две стороны одной медали. Как и у многих других видов птиц, песня не только привлекает самок, но и предупреждает самцов-конкурентов (вдаваться в это мы сейчас не будем).
Теперь посмотрим на картинки ниже: на первой — деревянная маска театра Кабуки, изображающая воина-самурая, на второй — краб Heikea japonica, обитающий в водах Японии. Родовое имя Heikea происходит от имени клана Хэйкэ (Тайра), потерпевшего поражение в морской битве при Данноуря (1185 год) от клана Гэндзи (Минамото). По легенде, духи воинов Хэйкэ теперь населяют дно моря, обитая в телах крабов H. japonica. Панцирь этого краба, напоминающий рисунком лицо воина, искаженное яростной гримасой, подкрепляет эту легенду. Известный зоолог сэр Джулиан Хаксли был настолько впечатлен этим сходством, что писал: «сходство H. japonica с лицом воина-самурая слишком сильно для того, чтобы быть случайным… Оно появилось именно потому, что крабов с панцирем, больше напоминающим лицо самурая, реже съедали». (В 1952 году, когда Хаксли написал эти строки, краб назывался Dorippe. Его переименовали обратно в Heikea в 1990-м, когда кто-то установил, что это имя краб получил еще в 1824 году: таковы строгие правила приоритета в зоологической номенклатуре.)
Маска театра Кабуки, изображающая самурая
Теория, что поколения отягощенных предрассудками рыбаков выбрасывали в море крабов, рисунок на панцире которых напоминал человеческое лицо, получила новый импульс в 1980 году. Тогда в прекрасной книге «Космос» о ней упомянул Карл Саган:
Предположим, что по чистой случайности среди далеких предков краба был один, на чьем панцире проступали, пусть и смутно, очертания человеческого лица. Даже до сражения у Данноуры рыбаки не слишком охотно употребляли в пищу таких крабов. Выбрасывая их в море, они запустили эволюционный процесс.<…> По мере того как сменялись поколения крабов и рыбаков, выживало все больше ракообразных, чей панцирный узор походил на лицо самурая, и постепенно рисунок стал напоминать не просто человеческое лицо, и даже не просто лицо японца, но именно лицо жестокого и разгневанного воина.
Краб Heikea japonica
Отличная теория. Нет, правда: она была слишком хороша для того, чтобы кануть в Лету, и порожденный ею мем изрядно расплодился. Однажды я даже нашел веб-сайт, на котором можно было отдать свой голос за один из вариантов: вы согласны с этой теорией (31 % из 1331 опрошенного); фотографии подделаны (15 %); японские умельцы вырезают панцири так, чтобы они выглядели похожими на человеческое лицо (6 %); это только совпадение (38 %); в крабов переродились утонувшие самураи (10 %!). Научная истина, конечно, не может быть установлена путем плебисцита, и я проголосовал только потому, что не мог иначе увидеть, как голосовали другие. Но, должен сказать, что я присоединился к занудам. Мне кажется, что сходство все-таки случайное. И не потому, что, как заметил один из авторитетных скептиков, выступы и впадины на панцире краба соответствуют местам прикрепления мышц. Это не противоречит теории Хаксли-Сагана: суеверные рыбаки должны были заметить изначальное сходство узора с лицом человека, и эта схожесть легко могла быть обеспечена именно симметричным узором прикрепления мышц.
Меня больше впечатляет наблюдение того же скептика, что эти крабы слишком малы для употребления в пищу. По его словам, рыбаки должны были выбрасывать в море всех крабов такого размера, а не только тех, рисунок на панцире которых напоминал человеческое лицо. Впрочем, это возражение стало казаться мне менее убедительным после посещения одного из токийских ресторанов. Пригласивший нас человек заказал на всех большое блюдо крабов. Они были гораздо крупнее Heikea, и, несмотря на то, что они были одеты в крепкие, твердые панцири, этот Гаргантюа стал брать их одного за другим и вгрызаться как в яблоки с таким хрустом, что, казалось, он должен был в кровь разодрать себе десны. Для такого гастрономического богатыря краб размера Heikea — пылинка. Он проглотит его целиком, не моргнув глазом.
Основным источником моего скепсиса по отношению к теории Хаксли-Сагана служит известный факт, что человеческий мозг в любом случайном узоре готов увидеть человеческое лицо. Помимо многочисленных легенд о ликах Иисуса, Девы Марии или матери Терезы, увиденных на кусках тостов, пиццах и пятнах на стене, этому имеются экспериментальные научные подтверждения. Эта готовность получает дополнительный стимул, если узор оказывается симметричным. Все крабы, кроме отшельников, симметричны. Как бы мне ни хотелось считать, что это сходство усилено естественным отбором, я все же предполагаю, что оно случайно.
Но не в крабах счастье. В мире животных есть масса рыбаков-любителей, которые отказывались от потенциальной добычи, если она напоминала нечто страшное, и во всех этих случаях сходство точно не является случайным. Если бы вы были птицей, охотящейся в лесу на гусениц, что бы вы сделали, столкнувшись со змеей? Думаю, отскочили бы и улетели подальше. Так вот, существует гусеница, чья «корма» удивительно похожа на голову змеи. Если вы боитесь змей (как, признаюсь, и я), то гусеница действительно могла бы вас испугать. Мне было бы неприятно брать это животное в руки, несмотря на то, что я прекрасно осведомлен о его безвредности (это удивительное животное изображено на цветной вклейке 7). Те же проблемы у меня с журчалками, маскирующимися под пчел и ос, несмотря на то, что я прекрасно вижу по их единственной паре крыльев, что они мухи и, значит, жал у них нет. Эти животные принадлежат к огромной группе, ищущей защиты при помощи маскировки и подражающей чему-нибудь несъедобному (вроде гальки, веточки или кусочка водоросли) или чему-то действительно зловредному (вроде змеи, осы или глаз хищника).
Но тогда выходит, что глаза насекомоядных птиц «выводят» насекомых, все более и более напоминающих несъедобные вещи или опасных животных? В некотором смысле нам придется ответить утвердительно. В конце концов, в чем разница между этим случаем и самками фазанов, отбирающими партнеров за их красоту, или людьми, выводящими собак и розы? Основное отличие состоит в том, что самки фазана проводят позитивный отбор, отдавая предпочтение самым привлекательным самцам, а питающиеся гусеницами птицы проводят негативный отбор, избегая животных с отталкивающим признаком.
Вот вам еще один пример, в котором отбор позитивен, хотя отбирающий агент не получает от этого никаких преимуществ. Рыба-удильщик неподвижно сидит на морском дне, терпеливо поджидая добычу. Как и многие другие глубоководные рыбы, удильщик по нашим стандартам чудовищно безобразен. Весьма возможно, что по рыбьим тоже, однако никому нет до этого дела — на глубине, на которой живут удильщики, почти ничего не видно. Подобно другим глубоководным жителям, самки удильщика создают свой источник света, вернее — имеют специальные органы, в которых обитают светящиеся бактерии. Такая «биолюминесценция» недостаточно ярка для того, чтобы разглядеть что-либо, но вполне достаточна для привлечения других рыб. Один из шипов плавника у удильщиков удлиняется и затвердевает, превращаясь в подобие удочки. У некоторых видов эта «удочка» достигает такой длины и гибкости, что ее впору назвать «леской». На конце лески, естественно, находится приманка, наживка. Форма наживки меняется от вида к виду, но всегда напоминает что-нибудь небольшое и съедобное — червяка, рыбку или что-нибудь непонятное, но аппетитно подрагивающее. Часто наживка светится: еще одна природная неоновая вывеска, на сей раз гласящая: «Съешь меня». Небольшие рыбы находят этот призыв убедительным. Они приближаются к ней, и это последнее, что они делают в жизни: в этот момент удильщик открывает свою огромную пасть и засасывает жертву вместе с входящим потоком воды.
Можем ли мы теперь сказать, что мелкие рыбы «выводят» все более привлекательную наживку так же, как самки фазана выводят фазанов, а садовники — розы? Почему бы и нет! В случае с розами наиболее привлекательные цветы отбираются для дальнейшего размножения садовником. С фазанами все почти так же, несмотря на то, что самки могут не отдавать себе отчет в том, что делают, в отличие от садовников. Но эта разница представляется не очень существенной. Не намного заметнее различие между этими двумя случаями и случаем удильщика. Рыбы-жертвы, безусловно, участвуют в отборе наиболее удачливого удильщика, способствуя его выживанию и размножению, но делают это косвенно, служа ему пищей. Удильщик с менее привлекательной наживкой имеет больше шансов умереть от голода и, соответственно, не оставить потомства. И рыбы-жертвы действительно совершают выбор, но «голосуют» они своими жизнями! На этом-то месте мы и подходим к подлинному естественному отбору. Вспомним пройденное:
1. Человек сознательно отбирает для размножения привлекательные розы, подсолнухи и тому подобное, сохраняя ответственные за привлекательные признаки гены. Это искусственный отбор, о котором человечество знало задолго до Дарвина, и любому понятно, что искусственный отбор достаточно могуществен для того, чтобы превратить волка в чихуахуа и «вытянуть» початки маиса, увеличив их длину с дюймов до футов.
2. Самки фазана выбирают для размножения привлекательных самцов (неизвестно, насколько осмысленно, но предположим, что ненамеренно), опять-таки сохраняя гены, ответственные за привлекательные признаки. Это — половой отбор, открытый Дарвином, или, по крайней мере, полностью им осмысленный и названный.
3. Мелкая рыба (безусловно ненамеренно) отбирает наиболее «привлекательных» удильщиков, служа им пищей, и сохраняет ответственные за «привлекательность» гены. Это — естественный отбор, величайшее из открытий Дарвина.
Гениальный Дарвин первым понял, что сама природа может играть роль отбирающего агента. Кто угодно (или, по крайней мере, кто угодно с опытом в области фермерства, разведения садов, собачьих выставок или голубятен) знал об искусственном отборе и его мощи. Но именно Дарвин первым заметил, что присутствие отбирающего агента не является обязательным. Выбор может происходить автоматически за счет выживания животного или его неспособности выжить. Дарвин понял: выживание является актом отбора потому, что только выжившие размножаются и передают последующим поколениям гены (Дарвин не знал этого слова и не пользовался им), которые помогли им выжить. В качестве примера естественного отбора я выбрал рыб-удильщиков именно потому, что здесь все еще можно увидеть работу отбирающего агента, использующего свои глаза для того, чтобы выбрать, какая особь выживет. Но мы достигли определенного пункта на нашем пути, после которого в отбирающем агенте вообще нет нужды. Перейдем от удильщика к тунцам или тарпонам — рыбам, активно преследующим добычу. При всем желании мы не можем сказать, будто жертва «выбирает», какому тарпону выжить, позволяя ему себя съесть. С другой стороны, мы можем совершенно резонно заметить, что наилучшим образом приспособленный для ловли добычи тарпон (быстрые плавательные мышцы, острое зрение и так далее) выживет, размножится и передаст следующим поколениям гены, позволившие ему достичь успеха. Отбор осуществляется самим фактом выживания. Другие тарпоны, по каким бы то ни было причинам не преуспевшие в ловле рыбы, не выживают. Мы можем добавить к нашему списку еще один пункт:
4. Без какого бы то ни было агента возможен отбор особей, обладающих лучшим оснащением для выживания, чем их сородичи, и, таким образом, имеющих лучшие шансы размножиться и передать последующим поколениям гены, ответственные за наличие этого оснащения. Генофонд любого вида должен постепенно наполняться генами, отвечающими за лучшее оснащение для выживания и размножения.
Обратите внимание, как всеобъемлющ естественный отбор! Примеры, которые я приводил выше, шаги 1, 2 и 3, да и многие другие, могут быть включены в естественный отбор как его частные случаи. Дарвин разработал наиболее широкую форму рассмотрения феномена. Прежде было известно только об искусственном отборе — частном случае этого всеобщего явления. Общий случай — неслучайное сохранение случайно изменяющегося наследуемого оснащения. Неважно, чем порождается неслучайный характер выживания. Это может быть: осознанный выбор агента (человек, отбирающий породистых гончих для вязки); неосознанный выбор агента без четких намерений (самки фазана, выбирающие партнеров); неосознанный выбор, который отбирающий агент предпочел бы не делать (рыба, решающая, плыть или не плыть к наживке рыбы-удильщика); нечто, в чем сложно усмотреть чей-либо выбор (случай тарпона, выживающего благодаря некоему биохимическому преимуществу, скрывающемуся в мышцах и дающему небольшую прибавку в скорости). В моем любимом абзаце из «Происхождения видов» Дарвин прекрасно высказал эту мысль:
Можно сказать, что естественный отбор ежедневно и ежечасно расследует по всему свету мельчайшие вариации, отбрасывая дурные, сохраняя и слагая хорошие, работая неслышно и незаметно, где бы и когда бы ни представился к тому случай, над усовершенствованием каждого органического существа по отношению к условиям его жизни, органическим и неорганическим. Мы ничего не замечаем в этих медленных переменах в развитии, пока рука времени не отметит истекших веков, да и тогда наше понимание геологического прошлого несовершенно: мы замечаем только, что современные формы жизни отличаются от когда-то существовавших.
Как и в других местах, я цитирую первое издание шедевра. В дальнейшие внесена интересная поправка: «Выражаясь метафорически, можно сказать, что естественный отбор ежедневно и ежечасно…». Казалось бы, «можно сказать» — и без того достаточно осторожная фраза. Однако в 1866 году Дарвин получил письмо от Уоллеса, указавшего на то, что, к сожалению, необходима еще большая бдительность, чтобы избежать непонимания:
Мой дорогой Дарвин! Мне так часто приходится сталкиваться с поразительной неспособностью широкой массы интеллектуальных людей ясно или в принципе осознавать самостоятельные и неизбежные эффекты естественного отбора, что я пришел к заключению, что сам термин и ваш способ его иллюстрировать, какими бы ясными и красивыми они ни представлялись многим из нас, все же не лучшим образом приспособлены для того, чтобы донести идею до сообщества натуралистов.
Далее Уоллес цитирует французского автора Жанэ, в голове у которого, в отличие от Уоллеса и Дарвина, очевидно, была полная путаница:
Видно, что он считает слабым местом вашей теории непонимание вами «необходимости мысли и направленности для действия естественного отбора». Это же возражение повторяют ваши основные оппоненты, и я часто слышал его в дискуссии. Мне кажется, основной его причиной является выбор вами термина «естественный отбор» и его сравнение с результатами отбора, производимого человеком, а также персонификация природы как «отбирающей», «предпочитающей» и так далее. Для некоторых это ясно как день и восхитительно в своей объясняющей силе, но для многих это очевидный камень преткновения. Я беру на себя смелость предложить вам полностью отказаться от этого источника недопонимания в вашей великолепной работе и будущих изданиях «Происхождения», что, как мне кажется, может быть без всяких трудностей сделано путем использования введенного Спенсером термина «выживание наиболее приспособленных». Этот термин является чистой констатацией факта, в то время как «естественный отбор» является его метафорическим описанием.
Уоллес был прав. К сожалению, использование спенсеровского термина «выживание наиболее приспособленных» вызывает другие проблемы, чего Уоллес предвидеть не мог (в подробности я сейчас вдаваться не буду). Несмотря на предупреждение Уоллеса, я предпочитаю следовать дарвиновской стратегии и вводить естественный отбор через одомашнивание и отбор искусственный. Мне хочется верить, что на этот раз месье Жанэ понял бы, о чем речь. У меня была еще одна важная причина следовать пути, проторенному Дарвином. Проверкой любой теории является эксперимент. Научный эксперимент — это когда вы не ждете, пока природа сама совершит какое-то действие, и не наблюдаете пассивно, пытаясь понять, чем это действие может быть вызвано. Вы вмешиваетесь и делаете что-нибудь сами. Манипулируете обстоятельствами. Что-нибудь целенаправленно изменяете и сравниваете с контрольными условиями, в которых изменение отсутствует, или с другим изменением.
Экспериментальное вмешательство чрезвычайно важно, поскольку без него вы не можете быть уверены в том, что подмеченная вами корреляция отражает причинно-следственную связь. Эту мысль хорошо иллюстрирует так называемая ошибка церковных часов. Пусть часы на колокольнях двух соседних церквей отбивают время почти одновременно, но на колокольне А чуть раньше, чем на колокольне Б. Замечающий это визитермарсианин может предположить, что бой часов А вызвал бой часов Б. Мы, конечно, знаем ответ, но единственным способом узнать истину будет эксперимент: начать звонить в колокол А в случайные моменты времени, а не раз в час. Предположение марсианина о том, что и в этом случае часы Б прозвонят сразу после А, будет, естественно, опровергнуто. Только эксперимент может определить, действительно ли наблюдаемая корреляция отражает причинно-следственную связь.
Две искусственно выведенные линии кукурузы, отбираемой по признакам высокого и низкого содержания масла содержания масла
Если ваша гипотеза заключается в том, что неслучайное сохранение случайных генетических изменений имеет важные эволюционные последствия, вам придется вмешаться в ход событий, чтобы проверить гипотезу экспериментально. Вмешаться и манипулировать вариативными изменениями. Выбирать, как селекционер, какие особи будут размножаться. Это, разумеется, и будет искусственный отбор. Так что искусственный отбор — это не просто аналог естественного отбора. Искусственный отбор представляет собой настоящую экспериментальную проверку гипотезы о том, что отбор ведет к эволюционным изменениям.
Две линии крыс, отбираемых по признаку сопротивляемости зубному кариесу
Большинство известных нам примеров искусственного отбора (например, выведение современных пород собак) является скорее взглядом в прошлое, чем проверкой теоретических положений в контролируемых условиях эксперимента. Но проводились и настоящие эксперименты, и результаты их всегда были такими, как и ожидалось на основе менее строго документированных данных о собаках, капусте и подсолнечнике. Я приведу вполне типичный пример эксперимента, замечательный тем, что он начался достаточно давно — в 1896 году (поколение 1 на иллюстрации). Проводился эксперимент на Опытной станции Иллинойса.
Диаграмма слева отражает содержание масла в початках кукурузы двух искусственно выведенных линий, одна из которых отбиралась на высокое содержание масла, а вторая — на низкое. Это, безусловно, чистый научный эксперимент, поскольку мы сравниваем результат двух манипуляций. Очевидно, что разница огромна, и она все увеличивается. Похоже, что и восходящая, и нисходящая тенденции выйдут на плато: нисходящая потому, что содержание масла невозможно понизить ниже нуля, восходящая по почти таким же ясным причинам.
Выше — еще одна лабораторная демонстрация могущества искусственного отбора, показательная в другом отношении. На иллюстрации — семнадцать поколений крыс, отбиравшихся на сопротивляемость кариесу. Отмечаемая на графике величина — время от рождения (в днях), в течение которого у крысы не было кариеса. В начале эксперимента характерный период, свободный от разрушения зубов, длился около ста дней. Спустя дюжину поколений постоянного отбора против кариеса этот период вырос в четыре раза или более. Вторая линия крыс, напротив, отбиралась на подверженность кариесу.
Этот пример позволяет нам «попробовать на зуб» естественный отбор как способ мышления. Обсуждение крысиных зубов будет первой из трех экскурсий в мир подлинного естественного отбора, к которым мы теперь готовы. В ходе двух других мы обратимся к существам, повстречавшимся нам на пути от искусственного отбора к естественному: к собакам и цветам.
Назад: Насекомые — древнейшие специалисты по одомашниванию
Дальше: Крысиные зубы
