Рассказ Галапагосского вьюрка
Галапагосские острова имеют вулканическое происхождение. Возраст архипелага составляет не более 5 млн лет. За это недолгое время благодаря эволюции здесь появились на удивление разнообразные животные. Самый известный пример – вьюрки 14 видов, которых принято считать (возможно, ошибочно) главным источником вдохновения Дарвина[62]. Галапагосские вьюрки – одни из самых изученных диких животных. Питер и Розмари Грант посвятили себя многолетнему наблюдению за судьбой этих птиц. А между Чарльзом Дарвином и Питером Грантом (он, кстати, тоже носит бороду) вьюркам нанес визит другой великий орнитолог – гладко выбритый Дэвид Лэк[63].
Питер и Розмари Грант, их коллеги и студенты 25 лет ежегодно возвращались на Галапагосские острова, ловили вьюрков, метили их, измеряли клювы и крылья, а в последние годы брали у птиц кровь на анализ ДНК, чтобы определить родственные отношения. Возможно, это было единственное настолько полное исследование особей и генов в природной популяции. Гранты в мельчайших деталях знают, что происходит с “пробками, плывущими по волнам”, то есть с популяциями вьюрков, когда давление отбора, меняющееся каждый год, швыряет их из стороны в сторону в море эволюции.
В 1977 году на Галапагосских островах случилась сильнейшая засуха, и запасы пищи резко сократились. С января по декабрь численность вьюрков всех видов на островке Дафна-Майор упала с 1300 до менее чем 300 особей. Численность популяции доминантного вида – среднего земляного вьюрка (Geospiza fortis) – упала с 1200 до 180 особей, а кактусового земляного вьюрка (G. scandens) – с 280 до 110 особей. Для вьюрков остальных видов 1977 год также выдался тяжелым. Состоявшая из дарвинистов группа Грантов не просто подсчитывала количество погибших и выживших птиц, а оценивала показатели селективной смертности для каждого вида. Ученые пытались понять, имели ли особи с определенными признаками больше шансов выжить, чем другие. Привела ли засуха к изменению состава популяции?
Оказалось, что привела. В популяции G. fortis выжившие особи были в среднем на 5 % крупнее погибших, а средняя длина клюва вьюрков после засухи составила 11,07 мм (до засухи – 10,68 мм). Средняя высота клюва также увеличилась – с 9,42 до 9,96 мм. Эти различия могут показаться мизерными, однако, согласно правилам статистики, они слишком закономерны, чтобы быть случайными. Почему засуха привела к изменениям? У группы Грантов уже имелись данные, указывающие на то, что крупные птицы с соответствующими клювами успешнее, чем птицы средних размеров, управляются с большими жесткими и колючими семенами травянистого растения якорец (Tribulus). Эти семена оказались практически единственной пищей, доступной в разгар засухи. Другой вид, большой земляной вьюрок (G. magnirostris), всегда специализировался на поедании семян якорца. Но выживание самых приспособленных касается избирательного выживания особей в пределах вида, а не избирательного выживания одного вида по сравнению с другим. И в популяции среднего земляного вьюрка лучше всего выживали крупные особи с большими клювами. В итоге средний G. fortis стал немного похож на G. magnirostris. Таким образом, Гранты и их коллеги всего за год увидели локальный эпизод действия естественного отбора.
После засухи они стали очевидцами другого эпизода, который подтолкнул популяции вьюрков в том же эволюционном направлении, но по другой причине. Как у многих видов птиц, самцы G. fortis крупнее самок, а их клюв больше. По-видимому, это помогло самцам лучше пережить засуху. До засухи в популяции было около боо самцов и боо самок. Из 180 уцелевших особей 150 оказались самцами. Дожди, наконец пролившиеся в январе 1978 года, создали очень благоприятные условия для размножения. Но теперь на каждую самку приходилось пять самцов, и среди самцов возникла жестокая конкуренция. Самцы, побеждавшие в брачных состязаниях – победители среди и так крупных самцов, переживших засуху, – оказывались самыми крупными самцами с самыми большими клювами. Естественный отбор во второй раз привел к тому, что в популяции увеличились размеры тела и клюва – но уже по другой причине. А о причинах предпочтения самками крупных самцов мы говорили в “Рассказе Тюленя”: самцы вьюрков – участвующий в соревнованиях пол – всегда крупнее самок.
Если крупный размер полезен, почему птицы не были крупны изначально? А потому, что в незасушливые годы естественный отбор благоприятствовал более мелким особям с небольшими клювами. Гранты сами наблюдали это после наводнения 1982–1983 года, вызванного Эль-Ниньо (Южной осцилляцией). Из-за наводнения соотношение семян в природе изменилось. Крупные, жесткие семена таких растений, как якорец, стали попадаться реже, чем небольшие мягкие семена таких растений, как Cacabus. И тогда пришло время мелких вьюрков с небольшими клювами. И дело не в том, что крупные птицы не могут поедать мелкие и мягкие семена, а в том, что им нужно больше этих семян. Поэтому мелкие птицы получили небольшое преимущество. И соотношение размеров в популяции среднего земляного вьюрка стало обратным. Эволюционная тенденция засушливых годов развернулась в противоположную сторону.
Различия в размере клюва успешных и неуспешных птиц в год засухи кажутся ничтожными, не правда ли? Джонатан Вайнер пересказывает показательный случай с Питером Грантом:
Однажды, как только я начал лекцию, биолог из аудитории прервал меня: “Какие различия, вы говорите, были между клювом выжившего вьюрка и клювом погибшего?”
“В среднем полмиллиметра”, – ответил я.
“Не верю, – сказал тот человек, – что полмиллиметра могут быть так важны”.
“Однако это факт, – возразил я. – Оцените мои данные, а после задавайте вопросы”.
Вопросов он больше не задавал.
Грант подсчитал: чтобы превратить Geospiza fortis в G. magnirostris, нужно всего 23 засушливых года наподобие 1977-го. Конечно, это не будет в точности G. magnirostris. Но это отличный способ показать, как – и насколько быстро – происходит процесс видообразования. Едва ли Дарвин, когда он впервые увидел этих вьюрков и не смог их классифицировать, знал, что они окажутся самыми верными защитниками его теории[64].
Рассказ Павлина
Павлиний хвост с точки зрения морфологии не является настоящим хвостом (настоящий хвост птицы – это крошечная “гузка”). Это просто веер из длинных задних перьев. Темой рассказа станет, конечно, половой отбор. Важнейшие преобразования в эволюции гоминид, о которых я говорил, – переход к двуногости и последующее увеличение мозга. Добавим и третью особенность – может быть, менее важную, но чисто человеческую: отсутствие волос на теле. Почему мы превратились в “голую обезьяну”?
В позднем миоцене в Африке обитало много видов человекообразных обезьян. Почему один из них вдруг начал стремительно эволюционировать в направлении, отличном от остальных – причем не только обезьян, но и млекопитающих? Что заставило этот вид отделиться от всех родственников и эволюционировать сначала в сторону двуногости, а затем в сторону увеличения мозга (при этом в некоторый момент утратив большую часть волос на теле)?
Стремительные и на первый взгляд необъяснимые рывки эволюции, приводящие к появлению причудливых признаков, выдают влияние полового отбора. Здесь мы начнем рассказ. Зачем павлину шлейф, по сравнению с которым тело кажется крошечным, который переливается великолепными оттенками пурпура и изумруда? А затем, что самки поколениями предпочитали тех самцов, которые щеголяли предковыми вариантами этой крикливой “рекламы”. Почему у самцов нитчатой райской птицы красные глаза и черный гребень с переливчатой зеленой окантовкой, а вильсонова райская птица щеголяет алой спиной, желтой шеей и синей головой (см. вкладку)? Вовсе не потому, что такой окраске благоприятствует их питание или среда обитания. Нет, эти признаки, так выделяющие все виды райских птиц, произвольны, причудливы и не имеют никакого значения ни для кого, кроме самок райских птиц. Все это – результат действия полового отбора. Именно он запускает эволюцию, которая идет произвольным на первый взгляд путем, порождая дикие взлеты фантазии.
В то же время половой отбор все сильнее подчеркивает различия между полами, приводя к половому диморфизму (см. “Рассказ Тюленя”). Любая теория, объясняющая половым отбором строение человеческого мозга, двуногость или отсутствие волос, сталкивается с трудностью. Нет доказательств того, что один пол является более “умным” или “двуногим”, чем другой. Зато очевидно, что один пол, как правило, по сравнению со вторым более волосат. Чарльз Дарвин воспользовался этим фактом при формулировании теории, согласно которой человек утратил волосы в результате полового отбора. Дарвин предположил, что в древности самцы, выбиравшие самок (а не наоборот, как обычно в животном мире), предпочитали безволосых особей. Когда эволюция одного пола опережает эволюцию другого (в данном случае эволюция самок в направлении безволосости), второй пол как бы догоняет. Такого рода гипотезу можно (с натяжкой) применить для объяснения наличия у мужчин сосков. И безволосость, пусть и неполную, мужчин вполне можно объяснить как возникшую в результате “догоняющего развития”. Однако в случае мозга и двуногости эта теория работает не так хорошо. Очень трудно себе представить двуногого представителя одного пола, прогуливающегося вместе с четвероногим представителем другого. Однако теория “догоняющего развития” все же имеет право на существование.
Встречаются условия, в которых половой отбор не благоприятствует половому диморфизму. Я предполагаю (Джеффри Миллер со мной согласен), что у людей выбор полового партнера, в отличие от павлинов, идет в обоих направлениях. Более того, наши критерии отбора могут различаться в зависимости от того, ищем ли мы долгосрочного партнера или связь на одну ночь.