метили, что различия в образе жизни стали еще более заметными, так как ящерицы на островах с хищниками стали проводить еще меньше времени на земле и использовать еще более узкие насесты. Мы опять подсчитали уклон отбора. Но в этот раз учитывали только тех ящериц, которые оставались с ноября, и сравнивали тех, которые дожили до мая, с теми, которые погибли в предыдущие полгода.
И в очередной раз уклон отбора на контрольных островах приближался к нулю: естественный отбор продолжал игнорировать длину конечностей на этих островах. А на островах с хищниками история изменилась. Естественный отбор продолжал действовать, но на этот раз в противоположном направлении. Ящерицы с короткими лапами теперь выживали лучше: естественный отбор полностью поменял свой ход. Мы ожидали, что это случится, но не так быстро.
Данные результаты фиксировали ход естественного отбора в рамках только одного поколения, а не эволюционное изменение, затрагивающее несколько. На самом деле два эпизода естественного отбора, произошедшие на островах с игуанами, явно противоречили друг другу, так что общие показатели естественного отбора сводились к нулю. Но мы не ожидали, что естественный отбор продолжит и дальше колебаться от положительных величин к отрицательным. Теперь, когда анолисы переместились на кусты, они не собирались спускаться вниз. И масковые игуаны это понимали. Мы спрогнозировали, что естественный отбор будет непрерывно поощрять развитие более коротких лап. Нам было интересно узнать, будут ли коричневые анолисы эволюционировать, став в итоге похожими на виды-специалисты с Больших Антильских островов.
На этот раз не один ураган прервал наш эксперимент. Их было целых два! Ураганы «Фрэнсис» и «Жанна» нанесли свои мощные удары с разницей в три недели в сентябре 2004 года и остановили наш эксперимент прежде, чем там смог начаться процесс эволюции.
Так же как и в случае с прошлыми экспериментами, популяции масковых игуан были уничтожены, но большинство сообществ анолисов выжило, хоть и в значительно уменьшенных количествах.
Растительность на островах была погублена. Нам пришлось ждать четыре года, но в 2008 году мы начали эксперимент заново. Пока я пишу эти строки, эксперимент продолжается – постучу по дереву, чтобы не сглазить, – хоть это было и нелегко из-за еще нескольких случившихся ураганов. Надеемся, что скоро получим результаты.
Однако, как и прежде, был здесь и положительный момент. В ожидании, пока жизнь на островах восстановится, мы решили начать новый эксперимент на некоторых еще более мелких островах размером с просторную гостиную, которые были полностью вычищены от ящериц прошедшими там ураганами[38]. Данный эксперимент принял несколько иную форму. Мы собирали ящериц с большого, поросшего густым лесом соседнего острова и внедряли их на семь островов с заметно скудной растительностью. Иными словами, популяции, обитавшие на стволах деревьев и широких ветках, переместились на узкие стебли и веточки. По нашему прогнозу, у них должны были сформироваться более короткие лапы.
Так и произошло. На протяжении четырех лет длина конечностей стабильно уменьшалась на всех семи островах. Ящерицы эволюционировали в точности так, как мы предсказывали, и степень изменений была значительно выше, чем получалось при проведении лабораторного эксперимента по определению пластичности. Данное исследование шло особенно хорошо, став в итоге тщательно описанным примером стремительных эволюционных изменений. Популяции пережили даже ураган «Айрин» в 2011 году. Но, как ни печально, случившийся на следующий год ураган «Сэнди» имел иные последствия, стерев с карты пять популяций ящериц. Мы продолжаем отслеживать еще две выжившие. Но когда все семь островов развивались в связке, результаты были гораздо более убедительными.
Честно говоря, я уже немного устал от ураганов.
НЕСМОТРЯ НА ОГРОМНЫЙ ИНТЕРЕС, проявляемый научным сообществом к исследованиям гуппи и ящериц, немногие ученые последовали нашему примеру. Сдерживающим фактором была необходимость вложения времени и сил для того, чтобы довести подобную работу до желаемого результата, не говоря уже о возможности вмешательства причудливых погодных – или иных – условий, способных уничтожить многолетний проект. К тому же, хоть наши исследования и показали, что ощутимые результаты могут появиться уже спустя несколько лет, не было никакой гарантии, что и другие организмы будут эволюционировать так же быстро. Что если понадобится несколько десятилетий, а не несколько лет, прежде чем эволюция станет заметной?
Но есть и другой способ экспериментальным путем изучить процесс эволюции – тот, который, как ни парадоксально, не требует вложения многолетних усилий, но при этом позволяет ученым проанализировать результаты нескольких десятилетий эволюции. Несмотря на то, что в 1970-х и 1980-х годах долгосрочные эволюционные эксперименты считались новаторской идеей, продолжительные экологические исследования воспринимались иначе[39]. На самом деле наше первое исследование, проведенное на острове Стениел-Кей, было экспериментом по тестированию экологического феномена: связана ли выживаемость популяции ящериц с размером острова? Сами того не подозревая, Шёнеры своим экспериментом подготовили для меня почву, чтобы я позднее вернулся на это же место и посмотрел, произошла ли эволюция на экспериментальных островах. В итоге я смог взглянуть на готовый результат десятилетней эволюции, не прикладывая никаких усилий к его осуществлению.
Оказывается, наше исследование было не единственным, которое можно было доработать с целью последующего изучения процесса эволюции. Так, одно экологическое исследование длилось более ста лет и стало столпом среди эволюционных экспериментов.
Глава седьмаяОт сохи до современной науки
Более ста семидесяти лет назад[64] в тридцати милях к северо-западу от Лондона начался самый продолжительный в истории науки непрерывный полевой эксперимент. С раннего детства Джон Беннет Лоус был увлечен растениями и процессом их роста. В период учебы в Оксфорде он проявил интерес к выращиванию лекарственных растений на своем участке в родовом имении в Ротамстеде. Но вскоре его внимание переключилось на разработку методов повышения урожайности зерновых культур. Это, в свою очередь, привело к экспериментам[65] с «искусственным удобрением». И уже к тридцати годам он основал компанию, которая способствовала расцвету производства химических удобрений.
В 1843 году Лоус решил превратить свое поместье в сельскохозяйственную опытную станцию (долгое время она называлась Ротамстедской опытной станцией). Он нанял химика, Джозефа Генри Гилберта, и вместе они составили план, как использовать поля Ротамстеда в качестве экспериментальной площадки[66] для проверки влияния различных удобрений на рост зерновых культур. В последующие пятнадцать лет они положили начало многим экспериментам, семь из которых непрерывно идут по сей день. Цель этих экспериментов – исследовать эффективность различных удобрений, севооборот и графики сбора урожая на таких культурах, как пшеница, ячмень, репа и картофель.
Значимость этих экспериментов для развития современного сельского хозяйства сложно переоценить. Узнав о смерти Лоуса в 1900 году лондонская «Таймс» писала:
«Чтобы вкратце обрисовать масштаб научных исследований, успешно осуществленных в Ротамстеде, потребовалось бы, по сути, изложить всю историю развития агрохимии на протяжении последних пятидесяти лет… Сэр Джон Лоус был одним из величайших меценатов сельского хозяйства – возможно, самым великим— в мире. Его оригинальные экспериментальные идеи и непреклонность в достижении поставленной цели, помноженная на гениальность мышления, позволили ему обнаружить великие истины, оказавшие глубокое влияние на развитие сельского хозяйства».
Свой последний эксперимент, известный в настоящее время, как «эксперимент с парковой травой», Лоус и Гилберт начали в 1856 году на лугу площадью в семь акров[40]. В отличие от других экспериментов этот не был нацелен на то, чтобы изучить факторы, усиливающие рост и урожайность определенной сельскохозяйственной культуры. Здесь все внимание уделялось максимальной выработке качественного сена. В те дни фермеры, конечно же, в основном кормили скотину сеном, а потому производство большого объема было не менее важно, чем производство зерновых, которые они продавали на рынке.
Если вы такой же типичный горожанин, как я, то, возможно, слово «сено» вызовет в вашей памяти идиллические картины стогов, на которых вы, быть может, сидели, катаясь на тракторе в выходной день на ферме. Но вы можете и не знать, как не знал я, что сено – это любые растения, выросшие в поле, а затем срезанные, высушенные и используемые в качестве корма для скота. Многие разные виды трав помимо люцерны и клевера используются для заготовки из них сена.
В отличие от других ротамстедских экспериментов опыт с парковой травой не предусматривал ежегодную посадку сельскохозяйственных культур.
Напротив, эксперимент начался с того, что было выбрано длинное и узкое поле, которое на протяжении минимум столетия использовалось для производства сена. На этом поле встречалось много разных видов растений. Лоус и Гилберт поделили площадь на тринадцать полосок, каждая шириной примерно в семьдесят футов, и каждый участок обрабатывали разной смесью удобрений, оставив два участка в качестве контрольных. Периодически (раз в несколько лет) происходило повторное внесение удобрений.
Главной целью эксперимента было оценить эффективность созданных руками человека удобрений в сравнении с традиционным органическим, которое использовали фермеры. Для этого участки поля обрабатывались разными видами подкормок. Большую часть участков обрабатывали смесью разных типов неорганических препаратов (например, аммонием, магнием, калием и натрием). На других участках использовались комбинации компоста, гранулированного птичьего помета и рыбной муки.