ого колоска, растущие на разных половинках участков, очень сильно отличаются друг от друга. Общий вес (или выход) травы на некоторых половинках участков был на пятьдесят процентов больше, чем на других. В целом на всех участках разница в весе была существенной. Чтобы проверить наличие генетических различий, они посадили семена травы, взятые с разных участков, рядышком, один за другим (настоящий эксперимент с общим садом в настоящем общем саду!). Душистый колосок, взятый с разных участков и выросший в идентичных условиях в университетском исследовательском саду, отличался целым рядом признаков, включая вес соцветий, размер листьев и подверженность ложной мучнистой росе. Это продемонстрировало генетическую основу различий растений с разных половинок участков.
Душистый колосок
Но наличие эволюционировавших генетических различий между участками само по себе не доказывало, что эти изменения были адаптивными.
Они могли представлять собой некие случайные генетические отклонения, которые иногда происходят в маленьких популяциях. Чтобы проверить гипотезу адаптации напрямую, Снейдон и Дэйвис посадили растения в разную по составу почву. Как и ожидалось, лучше всего они росли в земле с тем же химическим составом, что и на их родных участках. Но исследователи решили пойти дальше: взяли растения со своих участков и пересадили их обратно на экспериментальные (к этому моменту научные дивиденды данного исследования были уже настолько очевидны, что комитет стал более либерален, на многое закрывая глаза). И, конечно же, на своих родных участках растения начали расти гораздо лучше, чем на участках с другим составом почвы. Вывод очевиден: за сто лет растения адаптировались к условиям, которые были созданы на их собственных половинках участков.
Снейдон дополнил свое первоначальное исследование новыми задачами, две из которых требуют особого упоминания. Во-первых, Снейдон с Дэйвисом следили за границами между двумя парами участков. Одна из этих пар обрабатывалась разными удобрениями в течение ста двенадцати лет, а другая – в течение шестидесяти лет. На обеих границах они сравнивали растения по обе стороны и всего в нескольких дюймах от тех, которые были посажены в почву с иным химическим составом. Позднее Снейдон с другим студентом, Томом Дэйвисом (не родственником Стюарта), следили за пятью участками, которые всего шестью годами ранее были поделены пополам. Причем одну половинку участка обработали гидроокисью кальция, а вторую оставили нетронутой. Во всех случаях результаты отвечали их первоначальным открытиям. У популяций растений очень быстро возникали различия, причем на очень коротких расстояниях.
Снейдона и Дэйвиса главным образом интересовало, будут ли популяции адаптироваться, и насколько быстро. В результате большая часть данных, которые они собрали и описали, не была напрямую связана с вопросом предсказуемости эволюции. А извлечь сегодня нужную информацию из написанных тридцать – сорок лет назад научных трудов невозможно.
Тем не менее Снейдон и Дэйвис, по крайней мере, в одном аспекте, продемонстрировали, что адаптация растений была не только быстрой, но также очень часто повторяемой.
Из-за различий в составе почвы высота всех растений на разных участках заметно варьировалась. А душистый колосок адаптировался к этим колебаниям: на тех участках, где другие растения были очень высокими, колосок становился выше и прямее – для лучшего доступа к солнцу, – и у него развивалась большая живучесть в затененных условиях, чем у колоска, растущего на участках с низкими растениями.
Когда вы утверждаете, что в конкретном научном труде была впервые предложена новая идея или применен новый подход, вы рискуете ошибиться. Потому что всегда найдется тот, кто быстро укажет вам, что вы проглядели один малоизвестный источник, опередивший разрекламированную работу. Но я все же рискну предположить, что исследования, осуществленные Снейдоном и Дэйвисом, впервые продемонстрировали, что эксперименты можно использовать для изучения долгосрочной эволюции в полевых условиях.
Научные публикации Снейдона и Дэйвиса, посвященные эксперименту с парковой травой, были опубликованы в период с 1970-го по 1982-й год, именно в то время, когда у ученых-экологов возникла потребность в экспериментальных методах, а в области эволюционной биологии оценили значимость стремительной эволюции. И вы могли бы предположить, что данная работа сыграла заметную роль в объединении двух этих концепций, подчеркнув важность полевых эволюционных экспериментов.
Но нет. Научные труды, конечно же, не остались незамеченными, но вплоть до последнего времени о них знал лишь узкий круг специалистов в области эволюции растений. Да я и сам не подозревал об их существовании, пока не начал работу над этой книгой. Когда приводят цитаты из данных научных трудов, то, как правило, упоминая о дивергенции растений в пределах коротких расстояний в ответ на разные воздействия естественного отбора – явление, которое впервые определил куратор Снейдона Тони Брэдшоу. Периодически отмечают уклон данной работы в сторону изучения стремительной эволюции. Но вплоть до недавнего времени это научное исследование лишь изредка приводили примером того, как можно экспериментальным путем изучать процесс эволюции в естественных условиях.
Все изменилось за последнее десятилетие. В 2007 году в одном из авторитетных научных изданий среди прочих экологических экспериментов по изучению процесса эволюции был особо упомянут эксперимент с парковой травой.
В популярных статьях его ставят в один ряд с исследованием Резника, посвященным гуппи. В настоящее время молекулярные биологи изучают популяции душистого колоска с экспериментальных участков опытной станции, чтобы узнать, происходят ли повторно те же самые генетические изменения, по мере того как трава адаптируется к новому составу почвы. Минуло уже четыре десятка лет, но работа, которая до сих пор продолжается в Ротамстеде, уже пополнила увеличивающийся пантеон полевых эволюционных экспериментов.
И ПУСТЬ УЧЕНЫМ ПОНАДОБИЛОСЬ НЕМАЛО ВРЕМЕНИ, чтобы осознать всю значимость работы Снейдона, этого нельзя сказать об исследованиях Эндлера и Резника. Их работа ясно продемонстрировала, что процесс эволюции можно изучать экспериментальным путем в условиях природы. Когда дело касается научных исследований, то зачастую бывает так: появляется новый метод, и сразу же начинается «золотая лихорадка». Толпа ученых тут же спешит воспользоваться данным подходом, используя его применительно к самым разным животрепещущим проблемам отрасли. Эксперименты с гуппи были новаторскими и не остались незамеченными. И тут же появились последователи… правда, очень мало. Наше исследование анолисов, начавшееся, как и у Снейдона, с экологического эксперимента, но затем приведшее к началу совершенно новых экспериментов, было одним из очень немногих полевых эволюционных испытаний, осуществленных в самом конце прошлого века. Но лишь спустя двадцать с лишним лет после появления оригинального исследования Эндлера и три десятилетия после появления исследования Снейдона экспериментальная эволюция наконец-то обрела форму отдельного направления.
Некоторые ученые пошли по стопам Снейдона, проводя другие долгосрочные экологические полевые эксперименты под «микроскопом» эволюции. Самое заметное исследование^81 было осуществлено на территории другого старого поместья, Силвуд Парк, всего в сорока милях к юго-западу от Ротамстеда. Там эколог Мик Кроули на протяжении двадцати с лишним лет защищал от кроликов маленькие участки пастбища.
Отсутствие набегов кроликов на участки произвело ощутимый эффект. Все, что экспериментатору нужно было делать, это следить за происходящим по обеим сторонам забора, отделяющего пространство от контрольного участка, где паслись кролики. Вне ограждения растения были очень низкими, напоминая хорошо ухоженное поле. Цветов было мало, как и семян, которые они сбрасывали. Процесс размножения осуществлялся спорами: растение выпускает отросток, который, прорастая, образует другое растение. Внутри ограждения был другой мир, который выглядел заброшенным. Растения росли свободно, густой стеной. Там было изобилие цветов: семена породили новое поколение растений. Шли годы, а участки, где хозяйничали кролики, сохраняли свой аккуратно подстриженный вид, в то время как огороженные участки становились все более запущенными. Спустя пять лет трава, которая росла группами на кочках, начала забивать остальные растения. В конечном итоге кусты забили часть свободных от кроликов участков. А со временем большинство этих участков превратилось в мини-леса.
Но так же, как и в случае с опытной станцией в Ротамстеде до появления там Снейдона, никто не задался вопросом, что здесь может происходить процесс эволюции, и растения внутри огороженного пространства начали адаптироваться к своим изменившимся окружающим условиям. Затем к эксперименту подключился Марк Джонсон, канадский эволюционный эколог, работающий в настоящее время преподавателем в университете Торонто. Раз в несколько лет исследователи в поместье Силвуд Парк начинали новые эксперименты, не прекращая при этом старых.
В итоге там появился ряд участков, куда кроликов не пускали в течение разного времени. Джонсон запер калитки этих участков и дал двойной прогноз: растения не только адаптируются к отсутствию грызунов, но степень их адаптации будет увеличиваться пропорционально количеству прошедших в отсутствие кроликов лет. Один из студентов Джонсона, Нэш Терли, взял на себя основную часть работы на первой стадии проекта. Терли обратил внимание на обычный щавель, растение с удлиненными листьями и броскими красными цветками. Его ценят за терпкий вкус, который он придает салатам. Терли высчитал, насколько быстро растения вырастают в теплице, и обнаружил очень заметную тенденцию: чем дольше участок был свободен от набегов кроликов, тем медленнее там росли растения. За четверть века в отсутствие этих животных скорость роста растений стала на тридцать процентов меньше.