Смертельная гонка
Каждый организм существует как отдельная особь, которой отведено в этом мире конечное время, и как вид, который может существовать не одно столетие. Птицы из прыгающих и чешуйчатых за 150 миллионов лет стали пернатыми и летающими, а археи, примитивные простейшие, почти не изменились. Почему? В этой статье — история предков, голодные ящерицы, работа фермеров и успех бактерий. Это рассказ об эволюции и ее скорости.
Житие LUCA и потомков его
Давным-давно в одной галактике образовалась планета, условия для жизни на которой были не самыми мягкими: в небе летали аммиачные облака, по долинам текли реки металла. Но со временем окружающая среда остыла и в небольших лужах, прогреваемых солнцем, появились капли, которые были способны делиться, расти и снова делиться. Произошло это более 4 миллиардов лет назад.
Жизнь первых организмов была тяжелой, но они менялись, очень медленно, зато настойчи-во. И вот спустя 500 миллионов лет рождается наш герой - последний универсальный общий предок
Три миллиарда лет после этого были удручающе скучными: появились археи и эукариоты. Тогда время текло медленно. Однако вскоре все понеслось: за последние 500 миллионов лет количество видов увеличилось в 12,5 раза. Первым шагом к этому был большой кембрийский взрыв, когда резко возросло разнообразие хордовых и членистоногих. Почему новые виды вдруг стали резко появляться?
Жизнь — это агрессивный захватчик, она просочилась бы в любое место, будь у нее только для этого инструменты. Во время кембрийского взрыва планктон получил новые органы и стал жить в глубине воды, а не только на поверхности. За ним потянулись и крупные организмы, которые теперь могли иметь позвоночники и панцири, не боясь умереть от голода на дне. С такими приобретениями через 100 миллионов лет потомки LUCA пробились на сушу.
Кроме того, конкуренция тоже значительно ускорила эволюцию. И она не обязательно должна происходить между видами организмы могут бороться с неодушевленной природой или человеком. Естественный отбор любит тяжелые условия — они рождают сильные организмы.
То есть существа всегда стремятся занять пустующие места обитания. Чем больше места и труднее настоящая жизнь, тем быстрее образуются организмы, которые съедут из тесного дома в свободную экологическую нишу.
Сейчас новые виды появляются просто с бешеной, по меркам эволюции, скоростью. В последние годы человек даже способен наблюдать за этим процессом, иногда в нем участвовать, а иногда и страдать от него.
Забеги по островам
В начале ХХІ века американские биологи провели эксперимент, который то и дело всплывает в документальных фильмах и книгах про эволюцию.
Исследователи нашли на одном острове в Карибском море ящериц, которые охотились на насекомых, бегая по деревьям, и чем толще росли ветки, тем длиннее были конечности рептилий. Невольных добровольцев биологи расселили по маленьким островам, где росли только травы и низкие кустарники.
Спустя четыре года, исследователи собрали ящериц с каждого острова и стали измерять длину их лап. Как и ожидалось, конечности оказались короче: в среднем на 4-6 %. Да, немного, но это всего за четыре года.
Почему изменения произошли так быстро? Все кроется в условиях обитания. Как мы упоминали, на островах была низкая растительность с тонкими ветками, поэтому ящерицы с низкой приспособленностью просто умирали, не имея другого источника пропитания, кроме насекомых. Плюс самки за год откладывали 15–18 яиц, так что у естественного отбора было из чего выбрать. Наконец крошечные острова, как коммунальные квартиры, набитые недовольными и голодными жильцами, были настоящими аренами борьбы за существование.
Обгоняя эволюцию
Один из примеров быстрой эволюции находится у нас под носом. Мы имеем в виду домашних животных, которые на протяжении тысячелетий адаптировались к жизни рядом с человеком.
Только пород коров в мире насчитывается более 1000, хотя осмысленное их выведение началось совсем недавно. Эти результаты поражают еще сильнее при условии, что такое большое животное рожает по одному потомку в год, редко по два. Удивляют и другие результаты: 1600 пород кур и более 1000 разновидностей овец. Новые племена выводятся всего за 15-30 лет. Как можно было достичь такого изобилия без природной силы?
Ответ прост: человек действовал еще жестче, чем естественный отбор. В природе организмы выживают по мере своих сил, но на фермах пустить под нож могут всех бычков из стада, если никто не унаследовал гены отца. Так и несушки, не увеличив кладку яиц, попадут на стол всем поколением. Человек практичен, он размножал только самых плодовитых, сильных и вкусных.
Невозможно представить, какая бы сила в природе так жестоко и точно в кратчайшие сроки получала необходимое.
Торжество минимализма
Теперь же соберем конкуренцию, суровые условия и высокую скорость размножения, добавим простоту строения и получим смесь факторов, которые определяют самую быструю эволюцию среди живых организмов — бактерий.
Помните, мы покинули бактерии, когда они отделились от LUCA? За прошедшие миллиарды лет эти универсальные биологические машины захватили весь мир. Они живут во всех средах обитания, на всех поверхностях и в многоклеточных организмах. Как такое стало возможным? Чем проще генетический состав, тем легче приобретать полезные мутации. К тому же бактерии быстро размножаются, это тоже плюс: среди многочисленных потомков проще найти полезную мутацию, дающую устойчивость, например, к антибиотику. Вот мы и подошли к той быстрой эволюции, от которой страдает человек. Мутации бактерий и вирусов сводят на нет эффективность вакцин и лекарств, заставляя нас постоянно искать новые вещества. Но и новинки быстро становятся бесполезными...
Но есть и другая сторона медали: некоторые виды археев и бактерий, которые обитают на экстремальных или отдаленных участках Земли. В стабильных условиях без внешних конкурентов эволюция идет медленно, хотя никогда не останавливается. Потому эти организмы почти не изменились за миллионы лет.
Получается, бактерии могут все: изменяться в мгновение ока или застывать во времени. Это и есть торжество минимализма.
Иллюстратор: Соня Кудрявцева
Фото на обложке: freepik.com
