Как "эффект основателя" влияет на эволюцию

http://img.ecosever.ru/image/article/7/9/4/1794.jpeg

Как "эффект основателя" влияет на эволюцию

Что важнее для эволюции: генетическое "наследство" предков или внешние факторы? Две группы американских и британских биологов опубликовали результаты своих исследований по этому вопросу. Одни изучили воздействие "эффекта основателя", другие - естественного отбора. Но вышло, что каждая команда, подобно куликам, расхвалила свое "болото".

Состоялись два продолжительных и трудоемких исследования, посвященных эволюции. Они освещают этот процесс с совершенно разных сторон. Американские биологи выяснили: так называемый "эффект основателя" может влиять на признаки у последующих поколений сильнее, чем интенсивный естественный отбор. А их оппоненты-британцы, наоборот, подтвердили классическое представление о естественном отборе, отследив его гибкий адаптивный механизм.

Американские биологи отселили семь пар ящериц с большого острова в Багамском архипелаге на семь соседних маленьких островков и четыре года наблюдали за эволюцией их потомства. Еще со времен Дарвина биологи обожают изучать процессы естественного отбора на примере островных популяций животных и растений. Опыт показывает, что обитатели островов эволюционируют быстрее, чем их континентальные родственники.

Все дело в географической изоляции этих мест, где к тому же ослаблена межвидовая конкуренция. Попав на острова, животные очень быстро приспосабливаются к новым условиям, порой изменения, происходящие с их телами, разительны. Ученые даже предположили, что многие виды континентальных млекопитающих вообще способны стремительно меняться, но множество факторов, влияющих на естественный отбор на "большой земле", тормозят этот гипотетический процесс.

Все семь популяций ящериц-"робинзонов" быстро приспособились к новым условиям. Так, их конечности укоротились. Но различия в строении тел ящериц с семи разных островов к концу эксперимента по-прежнему определялись не природными условиями, а характерными чертами их предков - пар-основателей. Спустя четыре года все потомки, несмотря на разницу в условиях, сохраняли черты своих прапрадедушек и прапрабабушек. Выходит, что генетическое наследие основателей сохраняет важную роль в разнообразии популяций в изолированных местообитаниях. Даже на фоне их быстрой эволюции под действием естественного отбора.

Результаты эксперимента применимы не только к островным популяциям. По словам биологов, "островной эффект" может наблюдаться и у континентальных популяций животных из-за фрагментации естественных местообитаний. Происходит это и из-за деятельности человека - к примеру, когда из-за вырубки лесов обитатели одной зоны вдруг оказываются разделенными. В таких условиях эволюция может протекать в несколько раз быстрее, и "эффект основателя" проявится так же, как в исследовании с ящерицами.

А группа биологов из Великобритании сосредоточилась на совершенно иных аспектах процесса эволюции. Интересовавший их вопрос уходит корнями во времена индустриализации. Тогда на примере моли пяденицы березовой и стало очевидным влияние деятельности человека на процесс естественного отбора.

Эта моль, живущая в лесах, имеет несколько вариантов окраски - от светлой до темно-серой, почти черной. В начале промышленной революции в викторианскую эпоху биологи Англии заметили, что темных пядениц становится больше с каждым годом. Феномен удалось объяснить довольно скоро: в промышленно развитых районах вырастали заводы, из труб которых вырывался дым с хлопьями сажи. Сажа оседала на деревьях в ближних лесах, их стволы темнели. Пяденицы светлой и средней окраски на черных стволах становились более заметны птицам, и потому чаще погибали. Черные же, напротив, здравствовали и активно производили потомство с тем же окрасом. Так деятельность человека ощутимо повлияла на ход естественного отбора. Примерно в 70-е годы XX века воздух начал становиться чище, и доля черных особей резко упала.

Позднее, в 1990 годы некоторые исследователи усомнились в правильности выводов своих предшественников. Эти заявления пришлись по вкусу и креационистам - сторонникам теории создания вселенной богом или неким творцом. Они утверждали, что естественный отбор не может вызвать эволюционные изменения.

Чтобы проверить, действительно ли популяции пяденицы светлели и темнели из-за оседания сажи на деревьях, группа биологов из нескольких университетов США и Великобритании поставила многолетний эксперимент. Работу начал профессор генетики Майкл Маджерас (Michael Majerus) из университета Кембриджа, к сожалению, не доживший до ее окончания.

Сначала Маджерас целый год изучал разные фенотипы пяденицы в лесах вокруг университета. Затем начался сам эксперимент. За несколько часов до рассвета исследователь разместил светлых и темных бабочек в пропорции, соответствующей природной, на деревьях в лесу. В следующие часы он наблюдал за бабочками, чтобы понять, какие уцелели, а какие попали птицам на завтрак. Для большей статистической точности было выпущено почти 5 тысяч бабочек. На исследование ушло целых шесть лет.

За это время биологи установили: темные особи пяденицы становились добычей птиц на 10 процентов чаще, чем светлые. Этой разницы, по мнению ученых, вполне достаточно, чтобы объяснить быстрое снижение доли меланистических (темноокрашенных) особей этой моли в постиндустриальной Великобритании. А это в свою очередь доказывает: изменение доли темных пядениц в Великобритании - а значит, и естественный отбор - объяснялись именно появлением копоти заводских труб, а затем ее исчезновением.

Исследования, проведенные британскими и американскими учеными, показывают процесс естественного отбора с двух разных сторон. Генофонд основателей может влиять на особенности потомков сильнее, чем необходимость адаптироваться к окружающей среде. С другой стороны адаптивные изменения могут происходить стремительно - буквально на глазах. Остается признать: эволюция велика и разнообразна, и нам предстоит еще многое узнать о ее механизмах.

Еще по теме: Теория эволюции человека снова опровергнута

В частоте разводов виновата эволюция

Самые странные подарки эволюции

Драмы науки: забытый "соавтор" Дарвина

Эволюция подтверждена глазами плеченогих

Image

Как палеолитическая диета сохраняла здоровье наших предков

В теплые эпохи между ледниковыми периодами, простирающимися от 500 000 до 200 000 лет назад, южные районы Британии были заняты видом древнего человека, Homo heidelbergensis. Эти охотники-собиратели были достаточно требовательны к тому месту, где они собирались жить или разбивать лагерь, всегда думая о том, где можно найти хорошую еду.

Image

Влияние человека на климат и глобальное потепление

Изменения климата — процесс необратимый, но если снизить объемы сжигания топлива, размер вредных производств и остановить процесс загрязнения, наши потомки смогут увидеть Землю по-прежнему прекрасной.

Image

Что такое теория струн

Впервые теория струн появилась для того, чтобы объяснить особенности строения некоторых элементарных частиц, однако в 1970 году ученые ввели теорию струн для объяснения взаимодействия между двумя пионами (вид элементарных частиц из группы мезонов). Было высказано предположение, что сталкивающиеся пионы соединены посредством сверхтонкой нити. Так родилась теория струн.

Image

Космический металл пленил человечество на века

Крошечная часть осколков метеоритов падала на нашу планету в течение тысячелетий, вспыхивая на короткое время при входе в атмосферу, прежде чем внедриться глубоко в поверхность планеты — если они не сгорят до этого. Еще меньшая часть попадает на землю и остается похороненной. Некоторые все же удается обнаружить при раскопках.