Рассказ предка. Паломничество к истокам жизни
Шрифт:
Мораль “Рассказа Артемии” такова. Самые крупные эволюционные преобразования, вероятно, начинались с перемены поведения. Возможно, сначала эти изменения даже не были запрограммированы генетически и лишь потом подхватывались эволюцией генов. Мне бы хотелось думать, что аналогичную историю можно рассказать о первом летающем предке птиц, первой вышедшей на сушу рыбе, первом вернувшемся в воду предке китов. Перемена поведения первого животного-авантюриста впоследствии подхватывается эволюцией, которая корректирует анатомические признаки в соответствии с новым поведением.
Рассказ Листореза
Муравьи (как и люди во времена аграрной революции) самостоятельно придумали город. Гнездо муравьев-листорезов (Atta) по численности населения может превышать Большой Лондон. Это сложное подземное сооружение 6 метров в глубину и 20 метров в окружности с небольшим куполом на поверхности. Это огромный город с сотнями, даже тысячами камер, которые соединяются сетью туннелей. Город живет благодаря листьям, которые рабочие муравьи нарезают и приносят домой (см. вкладку). Причем листья не едят ни муравьи (хотя они и высасывают часть сока), ни их личинки. Вместо этого рабочие аккуратно складывают листья в кучи, получая в итоге компост для грибных “садов”. Вздутиями грибных гиф муравьи, точнее их личинки, и питаются. Подрезая гифы, муравьи предотвращают формирование у грибов спороносных плодовых тел (части грибов, которые едим мы). Таким образом, размножение грибов полностью зависит от муравьев. В ходе эволюции эти грибы разучились жить где-либо, кроме муравьиного гнезда, и это настоящий пример одомашнивания. Молодая муравьиная царица, покидающая гнездо, чтобы основать новую колонию, берет с собой образец грибной культуры для высевания.
Колония существует в конечном счете благодаря солнечному свету. Общая площадь поверхности листьев, идущих на компост, в крупной колонии измеряется акрами. Удивительно, что к выращиванию грибов независимо пришли также термиты – другая успешная группа насекомых, строящих города. Они получают компост из пережеванной древесины. Как и в случае муравьев, грибы, которые термиты разводят в своих гнездах, не растут более нигде и, похоже, “одомашнены”. В тех случаях, когда термиты все-таки позволяют грибу (Termitomyces) вырастить плодовые тела, они пробиваются наружу из стенок термитника. Говорят, они очень вкусны.
Некоторые группы муравьев независимо научились содержать “дойный скот” – тлей. В отличие от других симбиотических насекомых, живущих в гнездах муравьев и не приносящих последним пользы, тлей держат на открытом “выпасе”. Они, как и полагается тлям, сосут сок растений. Как и скот у человека, тли едят очень много, однако усваивают небольшое количество съеденного. Отходы, выделяющиеся с заднего конца тела тли, представляют собой сироп, который по питательности немногим уступает соку растения, поступающего в организм тли спереди. (Сироп, который не успевают съесть муравьи, падает с деревьев. Считается, что он вполне выступить в роли “манны небесной”.) Однако некоторые муравьи, не довольствуясь собирательством, начали “пасти” тлей. Они защищают тлей в обмен на разрешение “доить” их, собирая сироп прямо с анального отверстия.
Некоторые виды тлей, эволюционируя в тепличных условиях, утратили некоторые обычные защитные реакции. Есть данные и о том, что некоторые тли модифицировали задний конец тела так, что он стал похож на голову муравья. Дело в том, что у муравьев есть привычка передавать жидкую пищу изо рта в рот. Поэтому тлей, у которых задний конец тела похож на голову муравья, охотнее доят и, соответственно, защищают от хищников.
“Рассказ Листореза” – о том, что земледелие следует принципу отсроченного вознаграждения. Охотники-собиратели едят то, что поймали или собрали. Земледельцы не едят посевное зерно, не пьют воду для полива, а терпеливо ждут урожая. И муравей-листорез придумал это первым. “Посмотри на действия его, и будь мудрым” (Притчи 6:6).
Рассказ Кобылки
Теперь обсудим злободневную и деликатную проблему – расовую. В Европе живет два вида кобылок – Chorthippus brunneus и C. biguttulus, – которые настолько похожи, что и энтомологи не всегда могут их различить. Тем не менее, Chorthippus brunneus и C. biguttulus не скрещиваются, хотя их ареалы пересекаются. Это характеризует их как “хорошие” виды. Однако эксперименты показали, что самке достаточно услышать брачный призыв самца своего вида, помещенного в соседнюю клетку, чтобы она спарилась с самцом второго вида, думая, что слышала именно его. Спаривание дает фертильные гибриды. В естественных условиях описанная ситуация маловероятна.
Аналогичные опыты проводили со сверчками, используя температуру в качестве экспериментальной переменной. Разные виды сверчков стрекочут на разных частотах, но при этом частота стрекотания зависит от температуры. Поэтому, если у вас живут сверчки, вы можете положиться на них как на довольно точный термометр. К счастью, от температуры зависит не только частота стрекотания самцов, но и восприятие самок: изменения происходят синхронно, и это обычно предотвращает гибридизацию. В экспериментах самка, выбирая из двух самцов, стрекочущих при разных температурах, отдает предпочтение самцу “своей” температуры. А к самцу, поющему при другой температуре, она относится так, будто он принадлежит к чужому виду. Если нагреть самку, она предпочтет более “теплую” песню, даже если это будет означать выбор самца, принадлежащего к другому виду. Повторюсь, в природе этого обычно не происходит. Если уж самка слышит самца, это значит, что он достаточно близко и поэтому, скорее всего, его тело имеет ту же температуру.
У кобылок пение также зависит от температуры. Немецкие ученые провели ряд технически сложных экспериментов на кобылках Chorthippus (они взяли представителей других видов этого рода). Ученые прикрепили к насекомым термометры (термопары) и электронагреватели. Эти приборы были настолько малы, что экспериментаторы могли нагреть голову животного, не нагревая грудь, или нагреть грудь, не нагревая голову. Экспериментаторы изучали предпочтения самок, которым позволялось выбирать между самцами, стрекочущими при разной температуре. Оказалось, что для выбора самок важна температура головы. Однако частоту стрекотания определяет температура груди. К счастью, в природе не существует таких крошечных электронагревателей, и поэтому голова и грудь обычно имеют одну и ту же температуру у самцов и самок. Так что гибридизации не происходит.
Довольно часто встречаются пары родственных видов, которые в естественных условиях никогда не скрещиваются, однако способны на это при вмешательстве человека. Случай с Chorthippus brunneus и C. biguttulus – не единственный пример. В “Рассказе Цихлиды” мы говорили о рыбах, которые в монохроматическом свете переставали различать виды. То же часто происходит в зоопарках. Обычно биологи относят к разным видам таких животных, которые спариваются в искусственных условиях, но отказываются делать это в природе. Однако в отличие, например, от львов и тигров (которые в зоопарке могут скрещиваться, производя стерильных “лигров” и “тильвов”), кобылки двух видов, о которых мы говорили, внешне одинаковы. Судя по всему, они различаются только пением. И это единственное, что предотвращает гибридизацию и заставляет нас считать их отдельными видами. У людей все наоборот. Сложно не заметить очевидные различия между популяциями и расами. Но при этом представители различных рас успешно скрещиваются, и все мы однозначно и безоговорочно считаем себя принадлежащими к одному виду.
Не существует однозначного определения “расы”. Иное дело – вид. Чтобы определить, принадлежат ли два животных к одному виду, мы используем общепризанный критерий скрещиваемости. Конечно, всегда есть к чему придраться: например, животные не могут скрещиваться, если они одного пола, если они слишком молоды или слишком стары, если одно из них бесплодно. Но это уловки. В случае ископаемых, которые не могут скрещиваться по очевидным причинам, мы применяем этот критерий умозрительно. То есть оцениваем вероятность того, что два животных (если бы они были живыми, фертильными и принадлежали к разным полам) могли бы скрещиваться.