Доказательства показывают, что плотоядные динозавры-тероподы эволюционировали в птиц, но насколько быстро обычно происходит эволюция? (Изображение предоставлено: МАРК ГАРЛИК/SCIENCE PHOTO LIBRARY / Getty Images)
Когда Чарльз Дарвин создал свою теорию эволюции в середине XIX века, он полагал, что этот процесс происходит крайне медленно, занимая миллионы лет. Но так ли это? Может ли эволюция происходить быстрее? И насколько быстро она может работать?
Эволюция — это процесс, при котором гены или внешний вид вида постепенно изменяются с течением времени. Главная движущая сила этого процесса — естественный отбор, при котором особи с более благоприятными чертами выживают и передают эти черты следующему поколению. Со временем этот процесс становится известен как адаптивная эволюция.
Естественный отбор и адаптивная эволюция
Комбинация естественного отбора и адаптивной эволюции позволяет видам «отслеживать изменения в своей среде обитания», утверждает Тимоте Бонне, эволюционный биолог из Французского национального центра научных исследований и Университета Ла-Рошели. Примером служат знаменитые вьюрки Дарвина на Галапагосских островах. За считанные десятилетия у этих птиц развились различные формы и размеры клювов, чтобы приспособиться к поеданию различных типов орехов и насекомых. Это открытие получило широкую известность после выхода в свет книги «Клюв вьюрка: История эволюции в наши дни» (1994), получившей Пулитцеровскую премию. (1, 2)
Третий ключевой элемент эволюции — это видообразование, то есть процесс, при котором один вид со временем разделяется на два отдельных. Однако, по словам Бонне, этот процесс происходит значительно медленнее, чем адаптивная эволюция.
Эволюция, ускоренная человеком
В начале и середине XX века ученые осознали, что эволюция может происходить гораздо быстрее, чем предполагал Дарвин. Это стало возможным благодаря искусственному отбору, который позволил за считанные годы создать более вкусные сорта сельскохозяйственных культур или одомашнить собак всего за несколько поколений. «Мы заставили эволюцию работать», — заявил Бонне в интервью. «Мы могли наблюдать, что изменения на уровне нескольких поколений могут быть весьма значительными». (3, 4)
Искусственный отбор ускорил процесс эволюции, но насколько быстро он может происходить в естественных условиях?
Исследование темпов эволюции
Для ответа на этот вопрос Бонне и международная команда ученых проанализировали десятилетия генетических данных по 19 видам птиц и млекопитающих. Они обнаружили, что скорость адаптивной эволюции была в 2–4 раза выше, чем предполагалось ранее. В частности, каждое поколение увеличивало свою выживаемость и репродуктивную способность в среднем на 18,5% при полностью стабильных условиях. (5, 6)
Это означает, что если выживаемость и репродуктивная способность снизятся на треть, адаптивная эволюция позволит популяции восстановиться за три–семь поколений. Например, за 20 лет, или три поколения, у толсторогов (Ovis canadensis) длина рогов сократилась на 2 сантиметра из-за охоты на особей с большими рогами. В то же время снеговые полевки (Chionomys nivalis) уменьшились на 3 грамма за 10 лет, или восемь поколений, вероятно, в результате изменения количества снега. (7, 8)
Условия природы нестабильны
Однако в природе условия никогда не бывают стабильными. «Мы наблюдаем адаптацию популяций, но не знаем, к чему именно они приспосабливаются», — объясняет Бонне. По его словам, такие факторы, как изменение окружающей среды, конкуренция, болезни и влияние человека, могут спровоцировать быструю эволюцию. «Эволюция существует, чтобы стабилизировать или хотя бы частично смягчить изменения, происходящие в окружающей среде», добавил он.
Одним из ключевых факторов быстрой адаптивной эволюции является изменение климата. Температуры, погодные условия и уровень моря изменяются, и некоторые виды отвечают на эти вызовы, перемещаясь в более прохладные места или приспосабливаясь к новым условиям. Тем не менее, ученые не уверены, успеют ли виды адаптироваться к таким быстрым изменениям.
Парадокс скорости эволюции
Почему же эволюция не происходит быстрее при сильном естественном отборе? Джеймс Страуд, эволюционный биолог из Технологического института Джорджии, также задался этим вопросом. В ходе исследования он обнаружил, что на коротких временных интервалах (поколения или годы) естественный отбор в тропических ящерицах был крайне динамичен, но на более длительных интервалах (миллионы лет) происходило почти полное выравнивание изменений. (9)
Факторы, ускоряющие эволюцию
Эволюционные изменения могут происходить поразительно быстро, когда меняется окружающая среда. В пример можно привести крупные морские рептилии ихтиозавров, которые в Триасовый период (около 252–201 миллионов лет назад) развились до гигантских размеров менее чем за 3 миллиона лет. Это произошло быстрее, чем у китов, так как они стали доминирующими хищниками океана. (10)
В заключение, эволюция может происходить невероятно быстро при необходимости, как отметил профессор Майкл Бентон из Бристольского университета. Важными факторами остаются адаптация к новым условиям, заполнение экологических ниш и конкуренция с другими видами.
Научный журналист, освещающий широкий круг тем, касающихся окружающей среды, климатического кризиса, загрязнения и жизни людей. Внештатный автор сайта «Знание – свет».
