 | |
В течение тысячелетий человек воздействует на эволюцию и, тем самым, изменяет окружающую среду. Данный процесс заключается в одомашнивании и ведении искусственного отбора животных и растений. В некоторых случаях, селекция проходит в лабораторных условиях, где исследователи фиксируют в протоколах все манипуляции с подопытными.
В естественной среде обитания гуппи существуют более 500000 лет, что является приличным сроком для протекания естественного отбора. Не смотря на возможность координальной смены окраски, самцы до настоящего времени имеют на своем теле оранжевые пятна, которые, тем не менее, имеют вариабельность от желтых до красноватых. По мнению исследователей Калифорнийского университета консервативность данного признака объясняется неизменностью предпочтений самками самцов, имеющих оранжевые тона.
Как появляются новые разновидности? Какова генетическая база для адаптивного морфологического изменения и репродуктивной изоляции? Как родственные виды могут сосуществовать рядом друг с другом? Что способствует более быстрому и интенсивному разделению одних групп по сравнению с другими? Существует много вопросов, ответы на которые эволюционные биологи хотели бы получить, изучая неординарные способности рыб семейства цихлид, размножающихся в тропических озерах. Вдобавок к их уникальным способностям диверсификации, их способ спаривания и стратегия заботы о новорожденных, а также особое значение представителей тилапии для питания человека поставили рыб из семейства цихлид в центр очень важных исследований и привели к решению финансировать секвенирование генома цихлид.
В области эволюционного развития видов биологи обычно исследуют все то, что происходило в прошлом, много миллионов лет назад. Изучая динозавров, палеонтолог рассматривает окаменелости динозавра. Изучая эволюцию людей, антрополог смотрит на окаменелости человека, при этом обращая внимание на «семейное древо» мутаций, которые на протяжении миллионов лет происходили в ДНК. Эволюционная биология напоминает астрономию и историю потому, что полагается на наблюдения и дедукцию, вместо проведения экспериментов и проверки гипотез, посвященных произошедшим в далеком прошлом событиям.
У любого владельца пресноводного домашнего аквариума наверняка были гуппи (Poecilia reticulata), эти маленькие, яркие цветные рыбки, очень склонные к размножению. Теперь поселения гуппи, которые находятся под контролем ученых в естественной среде обитания, в Тринидаде, преподают исследователям настоящий эволюционный урок на выживание, благодаря редкой генетической черте.
В выпуске газеты «Природа» от 1 июня ученые из шести учреждений детально объясняют, как самцы гуппи с самыми красочными и редкими расцветками более успешно выживают в дикой местности, чем их обычные сородичи.
«Это исследование досконально объясняет способность к выживанию, в зависимости от частоты распространения» — говорит основной исследователь, Кимерли А. Хьюс, биолог из университета Иллинойса. – «Мы обнаружили, что у гуппи редких расцветок есть гораздо больше шансов выжить».
В масштабе сроков эволюции, способность к выживанию, зависимая от плотности распространения, означает, что у особей с редкими генными мутациями есть преимущество относительно общего вида, просто за счет «редкости» данной особи. Эта особенность важна, потому что она приводит к полиморфизму, появлению различных новых видов, в том же самом сообществе.
Как быстро протекает эволюционный процесс? В соответствии с новыми исследованиями популяции гуппи, которые проводились Сванн Гордон, аспиранткой биологических наук из Калифорнийского университета прибрежной полосы, на это требуется всего несколько лет.
На протяжении длительного времени Гордон с коллегами изучали маленьких пресноводных особей гуппи, обитающих в реке Ярра, Тринидад. Они поселили гуппи в соседнюю реку, Дамиер, в ее свободный от хищников участок над водопадом. Через некоторое время гуппи и их потомки организовали колонии и в другой зоне, под водопадом, где присутствовали природные хищники.
Слова «естественный отбор» часто вызывают в воображении образ самого быстрого, самого сильного. Но даже такой индивидуум станет ничего не значащим для эволюции, если он или она не в состоянии передать свои гены потомству. Естественный отбор случается, потому что среди особей происходят генетические изменения. Кто-то будет дольше жить, кто-то станет лучшим в области добывания пищи. Самые здоровые оставляют больше потомства, и сделать это они должны лучше, чем их конкуренты, если имеется достаточное количество ресурсов, и нет хищников. У некоторых видов, однако, мы наблюдаем наличие черт, которые снижают шансы к выживанию, при этом повышая популярность у противоположного пола. Такие черты, как например яркие, цветные хвосты некоторых птиц и рыб мужского пола делают их легкой мишенью для хищников. И все же эти черты продолжают существовать.
Определенные группы животных демонстрируют поразительную способность быстро развивать новые разновидности, дабы занять свободные ниши окружающей среды. И среди этих приспособленцев едва ли найдется лучший пример, чем цихлиды, группа пресноводных рыб, которые являются одной из самых разнообразных групп позвоночных животных на планете.
По словам Эдварда О. Вилсона, весь род равномерно расширяется. Великие озера Африки, Танганьика, Малави и Виктория – это хранилища с огромным числом видового состава; озеро Малави – это дом более чем для 500 разновидностей, которые не живут больше нигде в мире.
Все эти формы произошли от общего предка за исключительно короткий промежуток времени. Современные исследования свидетельствуют о том, что этот взрыв разнообразия был частично связан с конкуренцией между враждебными самцами.
Сообщества гуппи в естественных течениях Тринидада живут очень близко друг к другу, но развиваются при этом по-разному. Вверх по течению – меньше хищников, что подразумевает большее количество гуппи, но меньшее количество пищи для них, они растут медленно и имеют большие размеры, воспроизводят меньше потомства и умирают в более пожилом возрасте. Вниз по течению – популяции хищников процветают, здесь гуппи больше едят, быстрее растут, быстрее дают потомство и умирают в молодом возрасте.
В то время, как экологам совершенно ясно, что именно экосистема формирует развитие живых существ, обитающих в ней, эксперты-биологи, специалисты по изучению популяции, такие как Джозэф Трэвис из государственного университета Флориды, полагают, что перемена может быть вызвана соотношением между моделью развития и экологией.