Большинство людей, как правило, представляют себе музеи естествознания, как собрание значимых для публики экспонатов, таких как знаменитые диорамы, заполненные чучелами животных. Но многие не знают, что за «кулисами» часто прячут обширные коллекции растений и животных, специально отобранных, классифицированных и доступных как для своего собственного персонала, так и для посетителей из других мест.
В обязанности Эндлера как ассистента куратора по герпетологии входила работа с коллекционными рептилиями и земноводными. В процессе этой работы он привык изучать образцы из разных областей и узнал, что они зачастую заметно отличаются друг от друга. Подобная географическая вариативность является хорошо известным феноменом в природном мире. Цвет кожи и форма лица у людей – это классические примеры того, как сильно могут различаться популяции в рамках одного вида.
Помимо того, что он узнал о географической вариативности, в Беркли Эндлер освоил еще один трюк: он научился разрабатывать эксперименты, чтобы проверить те идеи, которые развивал. В одном эксперименте он вращал тритонов в банке, чтобы проверить, нарушат ли эти вращения их способность ориентироваться по звездам. (Эксперимент показал, что да, нарушают, и итогом стала его первая публикация в научном журнале). В ходе другого эксперимента он снабдил ящериц алюминиевыми шляпками, чтобы контролировать количество солнечного света, падающего им на головы, с целью проверить гипотезу о том, как регулируются их суточные ритмы (к сожалению, эксперимент сорвался из-за неполадок с оборудованием).
Будучи увлеченным феноменом географической вариативности, Эндлер уехал в Эдинбург, чтобы продолжить учебу в докторантуре и стать экспертом в области изучения многообразия улиток. Там он разрабатывал идеи о том, как географические различия могут привести к распадению одного широко распространенного вида на множественные нескрещивающиеся между собой.
Но обладая экспериментаторским мышлением, Эндлер не смог довольствоваться одной лишь разработкой столь неожиданной теории о появлении новых видов. А потому сразу же принялся проверять свою идею экспериментальным методом. Результатом этой работы стало тщательно проведенное лабораторное исследование плодовых мушек, популяции которых поместили в разные клетки. Их подвергали различным селективным воздействиям, в точности воссоздавая ту ситуацию, когда популяции жили в благоприятствовавших развитию разных признаков местах.
В каждом поколении часть мух из одной популяции перемещали в другую, копируя расселение, которое случается в дикой природе среди смежных популяций. Традиционная наука прогнозирует, что такой обмен особями будет иметь эффект усреднения генных пулов. Однако результаты эксперимента противоречили этой теории. Даже с учетом наличия такого генетического обмена воздействующие на популяции различные силы естественного отбора заставляли их расходиться на генетическом уровне – именно то, что предсказывала теория Эндлера.
Данная работа была большой удачей[57] и привела к публикации нескольких важных статей и популярной монографии, сделав Эндлеру имя в области эволюционной биологии. Тем не менее, в душе Эндлер был натуралистом, проявлявшим повышенный интерес к биосфере и к ее устройству. И несмотря на то, что он продолжал работать над своими теоретическими выкладками и лабораторными экспериментами, он замышлял уже следующий шаг: искал проект, который бы обеспечил ему работу в поле.
Собирая материал по теме географической вариативности для своей докторской диссертации, Эндлер натыкался на статьи о разновидностях окраса гуппи.
Заинтригованный, он написал Хаскинсу, который к тому времени (к началу 1970-х) стал президентом Института Карнеги в Вашингтоне[34]. Несмотря на то, что он уже более десяти лет занимал руководящий пост, Хаскинс все так же активно занимался изучением гуппи, и между ними началась оживленная переписка. Эндлер даже встречался с Хаскинсом в просторном центральном офисе института в Вашингтоне, и этот визит закончился экскурсией и знакомством с обширной коллекцией гуппи, которую Хаскинс держал у себя дома. Эндлер был в восторге от гуппи: эта рыба станет главным предметом изучения в рамках его следующего исследовательского проекта.
Вернувшись в Соединенные Штаты на должность преподавателя в Принстоне, Эндлер принялся более дотошно разбирать идею Хаскинса о том, что хищники – это ключевой фактор, влияющий на окрас самцов гуппи. Каждый год Эндлер все лето проводил в Тринидаде, вышагивая вдоль рек и внося в таблицу модели рассредоточения гуппи.
Северная оконечность Тринидада окаймлена цепочкой гор. А с северного и южного склонов этих гор каскадами стекают бесчисленные водопады. На самом деле их можно пересчитать, и у Эндлера была карта. Он намеревался посетить каждый водопад в той местности, где были нетронутые леса, чтобы посмотреть, какие виды рыб там встречаются и как там выглядят гуппи. В общей сложности за пять лет он посетил сто тринадцать мест рядом с пятьюдесятью тремя водопадами.
Собирать информацию на этих водопадах было делом непростым. Ориентируясь по своим картам, Эндлер понимал, куда ему нужно идти, но добраться туда было целым приключением. Иногда дорога шла в стороне, оставляя для пешего маршрута лишь короткий путь через лес. В других случаях требовался более длинный маршрут: нужно было пробиваться сквозь густые заросли.
А когда Эндлер добирался до места, ему еще предстояло найти гуппи. Так что он шел либо вверх, либо вниз по течению, выискивая тихий водоем.
А еще должна была быть хорошая популяция гуппи: в некоторых водоемах этой рыбы больше, чем в других. Если берега были слишком крутые, он проходил реку вброд, взбаламучивая воду и тревожа рыбу в точности так, как это делал я на протяжении многих лет. Временами единственным выходом был рискованный проход по поваленному бревну. Водопады представляли собой отдельную проблему. Лежащие вокруг них булыжники были зачастую очень скользкими, что лишь усиливало риски. А еще предстояло пройти над водопадами, где тебя ждал, как правило, идиллический, заполненный рыбой водоем. И это было не менее сложно, особенно если ты не нашел там упавших прямо на вертикальные горные склоны старых деревьев, причем в правильном месте: так было легче совершить восхождение.
Как только подходящий водоем был найден, Эндлер тихо усаживался у края воды и в течение часа вглядывался в чистые речные воды Тринидада, отмечая все хищные виды рыб и оценивая плотность популяции гуппи. Затем наступало время облавы. Держа в каждой руке по сачку для ловли бабочек, Эндлер терпеливо сгонял стаю рыбок, а потом резким захватом вылавливал целый косяк. В каждом месте он воровал по двести штук – достаточное количество, для того чтобы отобрать из них примерно пятьдесят взрослых самцов. Каждого самца он внимательно осматривал, записывая расположение и окрас всех его пятен.
В итоге понадобилось четыре года терпеливого сбора данных, но результаты стоили того. Модель четко просматривалась. Хаскинс был абсолютно прав: окрас самцов гуппи явно коррелировал с фактом присутствия хищников. В местах, где их было мало или они отсутствовали, например, в протоках над водопадами, самцы были более кричащего окраса с большим количеством крупных пятен. Но не все пятна оказывались одинаковыми. Крупнее были в основном красные и черные, в то время как голубые и радужные становились более многочисленными.
Эти сравнения рыб из разных мест говорили о многом, но не были исчерпывающими. Как всегда, данная взаимосвязь не была причинной обусловленностью. Возможно, в этом случае какой-то другой фактор, связанный с фактом присутствия хищников, мог оказывать большее влияние. Так, к примеру, те места, где не было хищников, находящиеся над водопадами, располагались, как правило, выше, а размер гальки в руслах был крупнее, чем в местах, находившихся ниже.
Так что размер пятен гуппи зависел не только от наличия или отсутствия хищников, но также и от размера гальки в русле протока. Причем камни настолько помогали гуппи сливаться с общим фоном, что можно было бы предположить, что между размером пятна и величиной местной гальки есть взаимосвязь, давая альтернативное объяснение наличию рыб с крупными пятнами над водопадами (это также подразумевало, что помимо рыбы гуппи угрожали и другие серьезные хищники – возможно, птицы.)
Эндлер знал, как решать проблемы подобного рода, объясняя в своей теперь уже классической работе 1980 года, что «результаты полевых исследований поразительны[58], но, возможно, на модели окраса влияет также какой-то другой природный фактор. Чтобы обеспечить более прямую проверку гипотезы о том, что вся модель окраса подвергается естественному отбору, были поставлены два эксперимента, один в теплице, а другой в поле».
Первый был лабораторным эволюционным экспериментом. Когда нам говорят о лабораторных экспериментах, мы, как правило, представляем себе какие-то колбы с плодовыми мушками или чашки Петри с микробами. В действительности, как мы увидим дальше, в настоящее время ставится множество подобных лабораторных эволюционных экспериментов. Но лабораторный эксперимент Эндлера был совершенно иного масштаба. Никакой плотной стопки чашек Петри или штатива с колбами с жужжащими в них плодовыми мушками. Популяция гуппи, в частности, находящаяся в близкой к природной обстановке, требует значительно большего пространства, чем в стандартной научной лаборатории. К счастью для Эндлера, идеальное место для подобного эксперимента нашлось буквально за порогом, в пустующей теплице. Эндлер занял ее и переделал под свои ихтиологические исследования.
Теплица была большая, шестьдесят футов в длину и двадцать пять футов в ширину, заставленная длинными столами и всякими ботаническими приспособлениями. Эндлер убрал оттуда все и приступил к работе. Он начал с того, что забетонировал пол и сделал в нем необходимые углубления, выполнив большую часть работы самостоятельно, чтобы создать приближенное к естественному место обитания гуппи с водоемами и протоками, каждое площадью по триста квадратных футов.