Но отсюда возникает вопрос: почему самки предпочитают ярко окрашенных самцов? Это отнюдь не прихоть: яркая окраска может быть признаком, который свидетельствует о прекрасном состоянии самца и помогает выбрать достойного партнера с отличными генами. У рыб красные и оранжевые оттенки особенно красноречивы. Эти цвета создаются каротиноидными пигментами, которые рыбы не способны сами синтезировать, они поступают исключительно из пищи, в основном креветок, крабов и других беспозвоночных (фламинго щеголяют розовым оперением по той же причине). Чтобы стать яркими, самцам нужно много есть. В результате самые яркие самцы – сытые, здоровые, сильные пловцы, способные добывать пищу, а все эти качества обычно поддерживаются хорошими генами. Выбирая ярких партнеров, самки обеспечивают хорошее генетическое наследие своему потомству.
Эффектная окраска самцов связана с предпочтением самок у многих рыб, от разноцветных радужных этеостом и краснеющего лосося до колюшек с красными животами, данио-рерио, соблазняющих друг друга яркими вспышками света, и рыб-попугаев, которые начинают жизнь скромными самками, а затем меняют пол и цвет и становятся экстравагантными самцами. И существует один особый вид рыб, на примере которого можно увидеть, как заинтересованный взгляд самок может быть чрезвычайно могущественной силой и как секс может двигать эволюцию в направлении определенной яркой окраски. В английском языке эти рыбы назывались по-разному: «миллионками», потому что их так много, и «радужными рыбами», поскольку самцы украшены разноцветными пятнами, полосами и крапинками. Однако теперь эти мелкие, всего 3 см в длину, рыбки известны как гуппи.
Они были названы в честь англичанина Роберта Гуппи[40]. Он столкнулся с этим видом 150 лет назад, хотя и не был первым, кто его обнаружил. За несколько лет до этого их заметил немецкий исследователь Вильгельм Петерс. Но именно мистер Гуппи обратил внимание англоговорящего мира на этих рыбок, и поэтому теперь у нас есть гуппи, но не петерсы[41].
Со времен их открытия гуппи стали одними из самых широко распространенных рыб; их заселили в пресные водоемы по всему миру в попытке контролировать численность личинок комаров и остановить распространение малярии; они побывали на Международной космической станции и живут во многих домах в качестве любимых аквариумных рыбок.
Изначально, до того как люди начали расселять их по планете и за ее пределами, гуппи обитали в пресных водоемах на Карибских островах и в Южной Америке. Мистер Гуппи нашел их на Тринидаде. Вдоль северного побережья острова тянется горная цепь, покрытая влажными высокогорными лесами, где живут ревуны, оцелоты, пекари и находящиеся на грани исчезновения золотистые квакши. С этих прохладных, туманных гор вниз спускаются реки и водопады, наполняющие прозрачные озера и ручьи, в которых и живут гуппи.
За последние 60 лет множество биологов с трудом пробирались сквозь горные леса Тринидада, чтобы изучать этих рыбок в естественных условиях. Одними из первых были супруги Эдна и Кэрил Хаскинс из США, и они заметили, что не все тринидадские гуппи одинаково ярко окрашены. В некоторых озерах и ручьях самцы переливались всеми цветами радуги, а в других они были больше похожи на самок с приглушенной окраской.
В конце 1970-х гг. Джон Эндлер из Принстонского университета (Нью-Джерси) приехал на Тринидад и начал фотографировать гуппи. Его фотографии выявили интересную закономерность. Вблизи вершин гор, где он погружался в озера, вычерпывал рыб и фотографировал их, он видел самых красочных и ярких гуппи. По мере того как он спускался вниз, от водоема к водоему, цвета рыб постепенно тускнели.
Эндлер также заметил, что и другие тринидадские рыбы отличались друг от друга в разных местах. В высокогорных водоемах он нашел только один хищный вид – тринидадского ривулуса, или ривулуса Харта (Anablepsoides harti). Эти рыбы имеют привычку выпрыгивать из воды, чтобы схватить жуков и муравьев со свисающих над прудом растений. В редких случаях ривулусы едят маленьких гуппи. Ниже в горах и в некоторых глубоких долинах Эндлер обнаружил множество хищных рыб, включая ненасытных охотников креницихл (Crenicichla frenata) – хищных цихлид, самых опасных врагов гуппи. Креницихлы не поднимаются вверх по течению из-за препятствий, создаваемых водопадами и речными порогами, поэтому истоки рек и озера, вне ареала этих прожорливых противников, значительно безопаснее для гуппи.
Пока Эндлер размышлял о различных сообществах рыб, живущих в водоемах на всей территории Тринидадских гор от верховий до низовий, у него возник вопрос. Пытаются ли самцы гуппи соблюсти тонкую грань между тем, чтобы быть замеченными и быть съеденными? С одной стороны, они должны быть достаточно яркими, чтобы привлечь самок; с другой, они не должны слишком бросаться в глаза, чтобы хищники их легко обнаруживали.
При помощи тысяч фотографий и измерений рыб Эндлер выявил красивую корреляцию. Самые красочные самцы гуппи обитают в самых безопасных водоемах с наименьшим числом хищников; они украшены большими пятнами, часто голубого и других заметных цветов. Там, где повсюду рыщут хищники, окраска самцов весьма скромная.
Но, как знает любой студент-естественник, корреляция не означает наличие причинно-следственной связи. Связь между уязвимостью и тусклыми цветами гуппи может быть простым совпадением. Чтобы проверить эту гипотезу, Эндлер провел несколько экспериментов.
В июле 1976 г. он выбрал опасный (для гуппи) ручей в нижней части тринидадских гор, где гуппи жили бок о бок с креницихлами. Он выловил 200 гуппи, сфотографировал их и выпустил в другой ручей неподалеку, отграниченный водопадом. В своем новом доме гуппи соседствовали только с ривулусом, умеренным хищником, не обращавшим на них особого внимания. Фактически Эндлер выключил прессинг хищников на этих рыб.
Через два года Эндлер вернулся, выловил гуппи из этой новой популяции и вновь их сфотографировал. За относительно короткое время, которое гуппи провели вдали от своих основных врагов, их окраска стала ярче. Это, конечно, не означает, что конкретные рыбы поменяли свой цвет, просто самые яркие самцы успешнее всех привлекали самок и породили самое большое число потомков, передав им свои цвета. Всего за несколько поколений[42] гены яркой окраски самцов распространились в популяции, и средняя интенсивность окраски новых самцов гуппи стала выше. В сравнении с родительской популяцией, откуда они были взяты (и которую Эндлер также проверил), освобожденные от прессинга хищников самцы были украшены более крупными и красочными пятнами.
Меняя условия жизни гуппи, Эндлер подобрал ключ к тому, как работает эволюция при взаимодействии нескольких факторов – и, что весьма примечательно, он сделал это в дикой природе, а не в лаборатории. Самки отбирают яркие цвета, а хищники сдерживают красочность; эти две противодействующие силы воздействуют на меняющуюся со временем популяцию. Когда давление хищников на популяцию высоко, преимущество получают самцы с приглушенными брачными цветами. В безопасных условиях самцам выгоднее быть как можно более яркими, чтобы впечатлить самок.
Не удовлетворившись своими исследованиями в дикой природе, Эндлер захватил несколько гуппи с собой в Принстон. Там он построил несколько прудов, имитирующих тринидадские водоемы. Некоторые из них он сделал относительно безопасными, заселив их ривулусами, а другие более опасными, запустив в них креницихл. Затем в каждый пруд он поселил смесь гуппи разной окраски.
Уже через 14 месяцев он увидел, что самцы гуппи в безопасных прудах были самыми яркими. В опасных условиях размер всех пятен у самцов уменьшился, а голубые и переливающиеся пятна исчезли совсем. Казалось, Эндлер нашел регулятор яркости окраски, который мог подкручивать по собственному желанию.
В ручьях Тринидада гуппи некуда спрятаться, и воздействие хищников на популяцию гуппи выражено очень ярко. На коралловых рифах, где сложная, неровная структура местности позволяет рыбам прятаться в пещерах и расселинах, скрывая свою окраску, ситуация иная. При приближении хищников рыбы бросаются под коралл или в маленькую пещерку. Когда опасность миновала, они выплывают и щеголяют своей окраской, даже специально останавливаясь в лучах света, чтобы покрасоваться перед партнершами и отпугнуть соперников. Кроме того, некоторые рифовые рыбы перераспределяют пигментные гранулы в хроматофорах, делая свои плакатные цвета еще более яркими при встрече с конкурентами. Ночью, когда рыбы отдыхают на морском дне, они приглушают свои цвета, чтобы быть менее заметными.
Джон Эндлер помог гуппи стать одними из самых известных рыб в мире, по крайней мере среди биологов. В последние несколько десятилетий они стали весьма популярны среди исследователей, пытающихся найти ответы на важные вопросы эволюции и экологии.
Сегодня стайки гуппи живут колониями в лабораториях по всему миру, а биологи до сих пор отправляются в лесистые горы Тринидада для их изучения. Каждый год становятся известны всё новые подробности их жизни, а вместе с ними мы всё лучше понимаем, насколько пластичными и легко адаптирующимися могут быть живые существа. В 2007 г. исследователи из Университета Торонто (Канада) обнаружили, что самцы гуппи неодинаково окрашены с боков. Танцуя с самкой и пытаясь убедить ее спариться, самец показывает ей только свою лучшую, более красочную сторону.
Исследование, проведенное в 2013 г. в Тринидаде, показало, что самки гуппи предпочитают выделяющихся из общей массы самцов с редкой окраской. Но, как любая новая мода, которая начинается среди нескольких оригиналов, как, например, на хипстерские бороды, клетчатые рубашки или очки в толстой оправе, скоро она широко распространяется, и почти все выглядят одинаково. В конце концов окраска, которая была новой и волнующей среди гуппи, становится слишком популярной и выходит из моды. Скорее всего, у самок развился вкус к редким цветам потому, что он помогает им избежать инбридинга и спаривания с близкими родственниками. В результате популяции гуппи постоянно меняют окраску, поддерживая смесь оттенков и сохраняя свою репутацию «радужных рыб».