И все же, несмотря на их близость, популяции, живущие на разных поверхностях, зачастую очень сильно отличаются по цвету, так как соответствующим образом подстраиваются под свою среду обитания. Представители двух популяций могут встречаться вблизи границы, но любое потомство, появившееся в результате этих встреч, будет тщательно изучено естественным отбором, и гены «неправильного» окраса будут мгновенно вычищены. Тот факт, что часть этих сред обитания – Сэндхиллс в Небраске и некоторые лавовые потоки – появилась относительно недавно, указывает на то, что процесс адаптации окраса произошел стремительно, дав дополнительное доказательство силы естественного отбора даже в присутствии генного потока. Эти примеры с животными аналогичны примерам с растениями, что растут поверх или вблизи от брошенных старых шахт или на разных участках ротамстедской экспериментальной станции.
Здесь следует отметить очень важное с точки зрения науки исследование, проводившееся на белоногих хомячках. В середине прошлого века натуралисты отмечали множество случаев, когда соседние популяции встречались на разных по цвету поверхностях и, соответственно, имели разный окрас шкуры. Предположительное объяснение этого – маскировка животных: грызунов поедают многие визуально ориентирующиеся хищники, поэтому естественный отбор будет поощрять популяции сливаться с окружающим фоном, меняя свой цвет.
Биолог из университета Мичигана Ли Дайс даже проверил эту идею в лаборатории. В помещении среднего размера Дайс посыпал пол землей и выпустил туда несколько мышей разной расцветки и сову. Он хотел узнать, станет ли сова чаще ловить тех мышей, которые не сливаются с землей.
Половина опытов была проведена на почве светлого цвета, а остальные – на темной. Ответ был однозначным: совы в два раза чаще ловили тех мышей, которые не сливались с землей. Хищные птицы[77] могут стать сильным фактором естественного отбора, способствуя эволюции маскировки.
И все же это было лабораторное исследование, осуществленное в искусственных условиях. Даже спустя тридцать лет после выхода книги Эндлера действие естественного отбора не демонстрировалось напрямую на окрасе мышей. На самом деле, самое убедительное доказательство было получено не благодаря полевым экспериментам, а с помощью генетических исследований, в ходе которых были обнаружены гены, ответственные за различия в окрасе у мышей. Сравнивая различия ДНК у смежных популяций, живущих на разных по цвету поверхностях, ученые обнаружили, что генетические различия эволюционировали совсем недавно, вероятно, в результате дивергентных воздействий естественного отбора. Но все равно это заключение было сделано на основе полученных генетических различий^81, а не являлось прямой демонстрацией того, как естественный отбор влияет на эволюцию.
Белоногий хомячок из Сэндхиллс
Именно это и привело бородатого и мускулистого канадского горнолыжника в песчаные дюны Небраски. Несмотря на свою страсть к «дикому» лыжному туризму, велосипедному спорту и скалолазанию, Роуан Барретт большую часть времени посвящает изучению процесса эволюции. Сын видного эволюционного биолога из университета Торонто, молодой Барретт проложил свой собственный путь в науку. В тридцать с небольшим лет он уже стал одной из ключевых фигур в области экспериментальной эволюции. Будучи студентом магистратуры в университете Макгилла в Монреале, Барретт проводил экспериментальные исследования на бактериях в лабораторных условиях, изучая процесс их адаптации в условиях многочисленных новых ресурсов. Эта тема также легла в основу докторской диссертации, которую он защищал в университете Британской Колумбии с профессором Шлутером в качестве консультанта. Эти исследования стали невероятно успешными, и за ними последовали ряд научных публикаций в узкоспециализированных журналах и все мыслимые награды, которые может получить выдающийся молодой эволюционный биолог (в частности, он был причислен к «звездной команде» эволюционных биологов, а также получил европейскую и североамериканскую премию «Молодой специалист года»).
Но все это было лишь прелюдией к тому, что обещает стать его самым большим прорывом. Ближе к концу работы над докторской диссертацией в университете Британской Колумбии Барретт узнал о лабораторных генетических исследованиях моего коллеги из Гарварда Хопи Хёкстра, которые показали, что у живущих в Сэндхиллс белоногих хомячков возникла новая мутация, изменившая их окрас на более светлый. Сравнения ДНК этих хомячков с ДНК тех, которые были почти темного цвета, наводили на мысль о том, что мутация произошла относительно недавно и охватила всю популяцию. Вероятно, это стало результатом воздействия естественного отбора, способствовавшего слиянию окраса животных с окружающей средой.
Однако Барретт чувствовал, что данная история не закончена. Если естественный отбор ответственен за эволюцию светлого оттенка, тогда его можно продемонстрировать напрямую. Внутренняя тяга к экспериментам подсказала ему, как действовать: нужно воспользоваться тем методом, который впервые применил Дайс семьюдесятью годами ранее. Поместить темных и светлых хомячков на разные по оттенку поверхности и понаблюдать, кто из них выживет. Но только не делать этого в закрытом помещении, исключительно на природе. И точно так же, как в случае с экспериментами на колюшке, следовало изучать одновременно фенотип и гены, ответственные за выработку того или иного окраса.
В принципе все звучало довольно просто, но как осуществить подобный план на практике?
Преимущество прудов, протоков и островов в том, что это саморегулирующиеся единицы с жесткими границами, своего рода экспериментальные копии, только и ждущие того, чтобы ими воспользовались. В Сэндхиллс не было ничего похожего. Если Барретт хотел осуществить свои эксперименты с белоногими хомячками там, то ему бы пришлось строить клетки, чтобы удержать своих подопечных. Причем огромные клетки, достаточно большие, чтобы содержать там целые популяции этих зверьков.
Ученые пробовали ставить похожие эксперименты и раньше, но меньшего масштаба. Однако всегда терпели неудачу. Несмотря на то что белоногие хомячки живут на земле в норах, они очень шустрые. Поставьте стену, и они перелезут через нее. Хомячки-ниндзя, как иногда называют их. Предыдущие исследования зашли в тупик в связи с побегом подопытных грызунов. Поэтому первоочередной задачей было найти способ удержать хомячков в клетках.
Проведя свое расследование, Барретт обнаружил, что проблема уже решена. Экологи и маммалоги не смогли придумать, как удержать хомячков, а инфекционистам это удалось. Белоногие хомячки – переносчики хантавируса. Это заставило ученых из Нью-Мексико изобретать надежные уличные клетки, в которых хомячки могли бы содержаться на карантине достаточно долго, чтобы быть уверенными, что они переболели и могут быть направлены в лаборатории для исследований. Секрет заключался в использовании оцинкованной стали 26-го калибра, гладкой, как кожа младенца, без всяких шероховатостей, за которые неугомонный зверек мог бы ухватиться когтями и выбраться наружу. Во время испытаний в лаборатории Барретт убедился в том, что тонкий металл срывал коварные планы хомячков. И у него созрел свой план.
Помимо прочего, были еще две трудности: во-первых, получить разрешение на строительство клеток на подходящей для этого земле, а во-вторых, построить их. Объем этих работ становится понятен, когда узнаешь о размере клеток, которые Барретт хотел построить. Он прикинул, что каждая популяция белоногих хомячков должна включать минимум сотню особей. Исходя из уровней плотности обитания в естественных условиях, это составляло чуть более половины акра. Для качественного эксперимента ему нужны были четыре клетки, стоявшие на светлой земле и четыре клетки на темной. В общей сложности требовалось два с половиной акра земли и пятнадцать тысяч фунтов листовой стали на каждый объект.
Но обо всем по порядку. Барретт, пришедший в лабораторию Хёкстра в качестве постдокторанта, отправился в Небраску в компании с Кэтрин Линнен, занимавшейся в той же лаборатории генетическими исследованиями, искать места для проведения экспериментов. Найти такое с подходящей светлой землей было не так уж трудно. И уже скоро было получено разрешение на строительство клеток на территории природного заповедника «Мерритт Резервуар».
Найти место на темной земле было сложнее, ведь это, в конце концов, плодородная почва. Убедить кого-то отдать два с половиной акра хорошей плодородной земли, чтобы построить на ней клетки, где будут содержаться мыши, было не так-то просто.
Барретт ходил от дома к дому, беседуя с владельцами земли. Не забывайте, что это самое сердце Америки, регион, где живут люди с консервативными взглядами на политику и религию, где земля кормит местных жителей, также обеспечивая продовольствием всю остальную страну. А теперь посмотрите на тех, кто стучится в их дома. Пара сопляков, прибывших с либерального северо-востока, да еще из какого-то там элитного декадентского университета Лиги Плюща. Причем один из них даже не американец и ходит повсюду, нацепив велосипедную кепку, вместо того чтобы носить ковбойскую шляпу.
Барретт быстро понял, что ему не следует упоминать слово на «э» – эволюция, – а больше говорить о тех видах, которым подходят местные условия. Будучи фермерами и ковбоями, местные жители хорошо представляли себе, что такое наследственность, и знали все о хищниках. А маскировка была второй натурой для тех, кто охотился с самого детства. Надо сказать, что Барретт был очень общительным, компанейским парнем, и местные были к нему дружелюбны и даже проявляли заметный интерес[43]. Они с радостью разрешали Барретту, Линнен и остальной команде собирать мышей на их участках.
Но отдать несколько акров земли – это было уже слишком.
Все это продолжалось вплоть до начала полевого сезона и даже дольше. Времени оставалось мало. Барретт начал уже было отчаиваться, что проект придется временно приостановить. Однажды вечером, наход