Эволюция обычно представляется нам постепенным процессом, но есть случаи, когда природа заставляет вид меняться почти мгновенно.
Изучая популяцию ящериц до и после сильнейшего резкого похолодания, ученые зафиксировали, как происходил естественный отбор в быстром темпе. Получилось так, что выжившие после одного зимнего шторма рептилии стали походить на их привыкших к холоду сородичей на севере.
© Gerald A. DeBoer | Shutterstock
Предположение, что животные могут быстро развиваться, реагируя на суровую погоду, — не новая идея. В 1898 году, например, биолог Хермон Бампус обнаружил, что размер домовых воробьев на Род-Айленде изменился после необычайно сильной снежной бури. Новое исследование ученых Иллинойского университета в Урбане-Шампейне (США) предлагает доказательство в поддержку того, что вызванная климатом ускоренная эволюция может существовать. Важно, что та же исследовательская линия может быть использована, чтобы изучить, как некоторые популяции реагируют на вызванное людьми изменение климата.
В августе 2013 года биолог Шейн Кэмпбелл-Стейтон, который возглавлял новое исследование, собрал ДНК с нескольких десятков игуанообразных ящериц анолисов и поместил живые образцы в термокамеру, чтобы измерить способность этих холоднокровных рептилий выносить низкую температуру. Ученый изучал группу из пяти популяций ящериц, общая протяженность ареала проживания которых составляет 1,3 тысячи км. Целью исследования было понять, как эти создания способны выживать так далеко на севере. «Это, конечно, не крайний север, но ящерицы — субтропические. Единственный вид из четырехсот проживает на такой высокой широте».
А потом случился судьбоносный момент: рекордный полярный вихрь 2014 года понизил температуру в регионе до самого низкого значения за 15 лет. Когда Кэмпбелл-Стейтон увидел фотографию ящерицы, лежащей на мертвой на снегу, он решил, что должен вернуться весной и изучить ящериц, которые пережили шторм.
Когда биолог повторил термокамерные эксперименты, он обнаружил, что выжившие ящерицы, которые проживают в самой южной точке исследуемой зоны, стали более устойчивы к низкой температуре, чем до похолодания. Их переносимость холода стала сравнима со способностью их северных сородичей, которые могут выносить температуры до 6 градусов Цельсия.
Анализ ДНК ящериц показал 14 геномных областей, которые изменились после шторма, — это генетические изменения, которые наделили ящериц способностью выносить холод.
Итак, это быстрая эволюция в действии? И породил ли полярный вихрь 2014 года новый подвид анолисов? Пока неизвестно. Единственный зимний шторм действительно способен произвести значительные генетические сдвиги в субпопуляции, как та, которую наблюдали в исследовании. Но чтобы новые характеристики сохранились, суровые зимние условия также должны сохраниться. Животные — отражение нашей среды, и их свойства должны быть полезными, чтобы стать постоянными. Ученые должны продолжать изучать ящериц год за годом, чтобы определить, останутся ли 14 генетических «подписи» на месте, или южные популяции вернутся к исходному геному, так как морозоустойчивость не закрепится (за ненадобностью).