Разные виды галапагосских вьюрков питающихся. Интересные факты из жизни дарвиновских вьюрков. Средний земляной вьюрок

Рассказ Галапагосского Вьюрка Галапагосский архипелаг является вулканическим и имеет возраст не более 5 миллионов лет. Во время столь краткого существования здесь эволюционировало захватывающее количество разновидностей. Наиболее известные из них –14 видов вьюрков,

Рассказ Миксотрихи Mixotricha paradoxa означает «парадоксальный организм с разными жгутиками», и через мгновение мы увидим почему. Это микроорганизм, который живет в кишечнике австралийского термита, «термита Дарвина», Mastotermes darwiniensis. Приятно, хотя не обязательно для местных

Рассказ Ризобия Колесо – общеизвестное человеческое изобретение. Разберите любой механизм больше чем элементарной сложности, и Вы найдете колеса. Двигатели судов и самолетов, вращающиеся дрели, токарные станки, гончарные круги – наши технологии используют колеса и

Рассказ Taq Достигнув нашего самого древнего свидания, собрав в нашем странствии всю жизнь, которую знаем, мы имеем возможность рассмотреть ее разнообразие. На самом глубинном уровне разнообразие жизни является химическим. Профессии, которыми заняты наши

Рассказ Тасманийца Поиск предков – весьма увлекательное занятие. Как и в исторической науке, есть два метода. Можно двигаться назад, перечисляя сначала родителей, следом бабушек и дедушек, прабабушек и прадедушек и так далее. Или выбрать далекого предка и двигаться

Рассказ Stw 573 Не думаю, что есть смысл придумывать причины, в силу которых ходить на двух ногах – это здорово. Будь так, шимпанзе делали бы то же самое, не говоря уже о других животных. Нет причины, по которой бег на двух или четырех конечностях быстрее или удобнее.

Рассказ Айе-айе Один британский политик как-то описал конкурента (который позднее стал лидером партии) как человека, “в котором есть что-то ночное”. При взгляде на айе-айе складывается именно такое впечатление, и это не случайно: она ведет целиком ночной образ жизни. Из

Рассказ Мыши Из тысяч грызунов домашняя мышь (Mus musculus) может поведать кое-что особенное: ни один другой вид млекопитающих, кроме нашего собственного, мы не изучали так интенсивно. Именно на мышах, а не на пресловутых морских свинках держатся медицинские, физиологические и

Рассказ Бобра “Фенотип” – это то, что находится под влиянием генов. В целом под фенотипом понимают все, что относится к телу. Но есть тонкости, вытекающие из этимологии. Phamo по-гречески означает “показывать”, “обнаруживать”, “выявлять”, “выражать”, “раскрывать”.

Рассказ Гиппопотама В школе, изучая греческий, я узнал, что “гиппос” означает “лошадь”, а “потамос” – “река”. Выходило, что гиппопотамы – “речные лошади”. Позднее, забросив греческий и занявшись зоологией, я узнал, что гиппопотамы не имеют отношения к лошадям. В

Рассказ Тюленя В большинстве естественных популяций число самцов и самок примерно одинаково. На то есть эволюционные причины, и о них рассказал замечательный специалист по статистике и эволюционной генетике Рональд Э. Фишер. Представьте себе популяцию, количество в

Рассказ Броненосца С зоологической точки зрения Южная Америка сродни Мадагаскару: как и Мадагаскар, она откололась от Африки – но не с восточной, а с западной стороны. Произошло это примерно тогда же или чуть позднее. Как и Мадагаскар, в течение почти всего времени

Рассказ Утконоса Старое латинское название утконоса – Ornithorhynchus paradoxus [“парадоксальный птицеклюв”]. Когда его обнаружили, он показался ученым настолько нелепым, что присланный в музей экземпляр сочли чучелом из сшитых вместе частей тела млекопитающего и птицы. Кое-кто

Пролог к рассказу Галапагосского вьюрка Воображение пасует перед древностью: масштабы геологического времени многократно превосходят фантазию и поэтов, и археологов. Но геологическое время кажется бесконечным не только по человеческим меркам. Оно огромно и в масштабе

Рассказ Taq Итак, мы встретили практически все существующие формы жизни. Теперь можно окинуть взглядом открывшееся разнообразие. На самом глубоком уровне разнообразие жизни является химическим. Профессии, которыми владеют наши пилигримы, охватывают широкий диапазон

Эволюция делает ноги
Из-за хищников ящерицам пришлось научиться отращивать лапы

Около полутора столетий тому назад основатель эволюционной теории Чарлз Дарвин изучал на Галапагосских островах местных вьюрков. На островах водилась добрая дюжина различных видов этих птиц, отличавшихся друг от друга в основном формой и размерами клювов. Клювы вьюрков одного вида идеально подходили для сбора семян, другой вид был идеально приспособлен для охоты на насекомых. При этом все эти птицы на островах были в целом достаточно схожи. Дарвин тогда предположил, что на Галапагосы некогда прилетели птицы лишь одного вида вьюрков, но потом, расселившись на различных островах, они приспосабливались к местным условиям. Преимущество в борьбе за выживание получали те, чьи клювы больше подходили для местной пищи: одним вьюркам досталась ниша охотников за мелкими насекомыми, другие получили изобилие семян. В результате постепенно образовалось несколько различных видов, специализировавшихся на каком-либо типе пищи.

После того как маленькие вьюрки благодаря великому англичанину вошли в историю биологической науки, острова стали считаться идеальными лабораториями для наблюдения за результатами эволюционных процессов, своеобразными естественными вольерами, где в изоляции могут образовываться отдельные виды животных и растений (пример биологического наблюдения за изолированными островными популяциями. По пути Дарвина пошел и американец Джонатан Лосос из Университета Вашингтона в Сент-Луисе. Только вместо Галапагосов он выбрал более близкие Багамы, а вместо вьюрков -- ящериц вида Anolis sagrei .

Лососа уже интересовала не эволюция как таковая, а ее скорость -- насколько быстро эти пресмыкающиеся могут приспособиться к новым условиям проживания. На одном из мелких островков к анолисам он подселил более крупную и хищную игуану Leiocephalus carinatus . Мелким ящеркам пришлось, естественно, выбирать: либо вымереть, став жертвами опасного гостя, либо выжить. Но для этого надо было научиться убегать и прятаться от игуаны.

Ученый знал, что анолисы, чувствующие себя в безопасности, обычно передвигаются по земле. Но если нужно опасаться наземных врагов, эти ящерицы вполне способны переселиться на деревья и кусты. Однако появление нового хищника потребовало от анолисов решить сразу две взаимоисключающие задачи. Во-первых, от игуаны надо быстро убегать, для чего желательно иметь ноги подлиннее. Но, во-вторых, чтобы окончательно обезопасить себя от врагов, придется жить на деревьях или кустах, а тут уже длинные лапы только мешают, и ноги лучше иметь цепкие, но короткие.

Джонатан Лосос выяснил, что анолисы умудрились решить обе эти задачи, но по очереди. Сначала выжила (то есть удрала от хищников) та половина популяции, которой повезло иметь от рождения более длинные лапки. Коротконогие неудачники за полгода стали пищей игуан. А потом удравшие на деревья ящерки дали следующее поколение, и еще через полгода, к удивлению ученого, большая часть анолисов на островке-лаборатории оказались коротконогими, приспособившимися к лазанию по веткам.

Лососа поразила скорость, с которой проходила эта мелкая эволюция у ящериц. По его наблюдениям, практически за одно поколение анолисы умудрились дважды сменить внешний вид и тем самым обеспечить выживание популяции. Впрочем, понятно, что кардинальных изменений здесь не произошло, и новый вид пресмыкающихся вряд ли успел образоваться. Можно предположить, например, что у анолисов длина ног в принципе сильно варьирующийся признак, и в каждом поколении рождаются как длинноногие ящерицы, так и коротконогие. И в зависимости от текущей обстановки в окружающей среде легче выжить то одним, то другим. Однако трудно было ожидать, что подопытные животные продемонстрируют способность менять внешний вид среднестатистического представителя вида с такой скоростью (по меркам не слишком быстрых, как принято считать, темпов исторической эволюции, на Багамах все произошло практически мгновенно).

Впрочем, раньше уже появлялись сообщения о том, что эволюционные процессы могут демонстрировать заметные результаты не только по прошествии тысяч лет, но и за десяток-другой поколений. Кстати, эти исследования проводились буквально на дарвиновском материале. Питер и Розмари Грант из Принстонского университета в течение долгого времени изучали тех же самых галапагосских вьюрков, поставленных в условия жесткой конкуренции. На одном из островов этого архипелага обитал средний земляной вьюрок (Geospiza fortis ), питавшийся семенами и не имевший соперников в борьбе за эту нехитрую пищу. Однако жизнь этого вида резко усложнилась, когда на островок прибыл еще один вид -- толстоклювый земляной вьюрок (Geospiza magnirostis ), более крупный и потому способный вытеснить аборигенов.

Более мелким птицам пришлось искать выход и переориентироваться на те семена, которые не интересовали больших пришельцев. Как и завещал великий Дарвин, вид начал постепенно меняться: как утверждается в опубликованной в июле этого года статье принстонских ученых, за 22 года наблюдений, внешний вид клюва у средних земляных вьюрков значительно изменился, приспособившись к собиранию нового вида пищи. Опять же стоит отметить, что это сравнительно небольшой срок с точки зрения эволюции - практически мгновение.

Всего за две недели до своей смерти Чарльз Дарвин написал короткую статью о крошечном моллюске, найденном в лапах водяного жука в одном из прудов Центральной Англии. Это была его последняя публикация. Человеком, приславшим ему жука, был молодой сапожник и натуралист-любитель по имени Уолтер Дроубридж Крик. Сапожник в итоге женился, у него родился сын по имени Гарри, у которого в свою очередь также родился сын по имени Френсис. В 1953 году Френсис Крик, совместно с молодым американцем по имени Джеймс Уотсон, совершит открытие, которое победоносно подтвердит многие выводы Дарвина об эволюции.

Подтверждение придет не со стороны ископаемых окаменелостей и не со стороны ныне живущих существ или в результате препарации их органов. Оно придет от рукописи. Крик и Уотсон обнаружили, что каждый организм несет химический код собственного создания внутри своих клеток, рукопись, написанная на языке, общем для всей жизни. — Все органические существа, когда-либо жившие на этой планете, происходят от одной первоначальной формы,- писал Дарвин. Он так искренне полагал. Молодые же Дарвины не стали гадать. Чтобы понять историю эволюции, ее суть и механизм, они приняли во внимание генетическую рукопись.

В качестве примера рассматривались знаменитые галапагосские вьюрки. Дарвин в свое время обратил внимание на разнообразие их клювов — некоторые широкие и глубокие, другие продолговатые, третьи маленькие и короткие. Он предположил, что, несмотря на все различия, все вьюрки являются очень близкими родственниками. — Наблюдая эту похожесть и различие в строении в пределах одной небольшой, связанной тесными узами родства группы птиц,- писал он в «Путешествии Бигля»,- можно действительно представить себе, что вследствие первоначальной малочисленности птиц на этом архипелаге был взят один вид и видоизменен в различных целях. Это была также вдохновенная догадка. Но, анализируя близкое сходство их генетических кодов, ученые сегодня смогли подтвердить, что галапагосские вьюрки действительно произошли от одного вида. ДНК не только подтверждает действительность эволюции, она также показывает, как видоизменяются живые существа. Недавно Архат Абжанов из Гарвардского университета и Клифф Табин из Медицинской школы Гарварда в ходе исследований подтвердили влияние генов на форму клюва. Благодаря генам вырабатывается особый протеин. Абжанов и Табин обнаружили, что когда активен (ученые используют слово «выражен») ген для протеина BMP4 в растущей челюсти эмбриона вьюрка, это делает клюв глубже и шире. Этот ген наиболее сильно выражен у большого земляного вьюрка (Geospiza magnirostris), который использует свой сильный клюв, чтобы раскрывать большие семена и орехи. У других вьюрков активен ген, отвечающий за протеин кальмодулин, который делает клюв длиннее и тоньше. Этот ген особенно выражен у большого кактусового земляного вьюрка (G. Conirostris), который использует свой вытянутый клюв для добывания семян из плодов кактуса. На другой группе островов, у берегов залива Флориды, пляжные мыши имеют окраску более бледную, нежели у их родственников с континента. Это делает их менее заметными на бледном песке, так как охотятся на них и совы, и ястребы, и цапли. Хопи Хокстра, также из Гарварда, и ее коллеги связали разницу в цвете с изменением всего одной буквы в одном гене, который блокирует выработку пигмента в мехе мышей. Эта перемена произошла, когда сформировались острова, менее 6000 лет назад. Величайшая идея Дарвина состоит в том, что естественный отбор в значительной степени отвечает за многообразие особенностей внутри одного вида. Сегодня, в клювах вьюрков и мехе мышей, мы действительно видим естественный отбор в работе, формирование и видоизменение ДНК, генов и их выражение в адаптации организма к специфическим условиям. Дарвин, предполагавший, что эволюция идет очень медленно и заметна лишь в ископаемых останках, должно быть, был бы сильно удивлен и восхищен другим открытием. В тех же самых галапагосских вьюрках современные Дарвины смогли рассмотреть эволюцию, происходящую в настоящее время. В 1973 году Питер и Розмари Грант из Принстонского университета начали ежегодные наблюдения за популяцией вьюрков на крошечном островке галапагосского архипелага Дафни Мейджор. Вскоре они обнаружили, что птицы, по сути, развиваются из года в год, по мере того как условия на острове колеблются от влажных к сухим и обратно. К примеру, на Дафни Мейджор изначально существовали лишь два регулярно гнездящихся вида вьюрков, одним из которых являлся средний земляной (G. fortis), питавшийся мелкими семенами. Во время суровой засухи 1977 года запасы мелких семян истощились, и птицы вынуждены были перейти на более крупные и твердые семена. Для такой пищи клювы должны быть крупнее, и выжившие птицы передали эту особенность своим потомкам. Другое изменение имело место с появлением в 1982 году конкурента — большого земляного вьюрка, который тоже питается большими жесткими семенами. Много лет два вида мирно сосуществовали и к 2002 году водились на острове в изобилии. Но снова жестокая засуха, и к 2005 году лишь 13 больших и 83 средних земляных вьюрка осталось в живых. Удивительно, вместо подстраивания под засуху переходом на крупные семена, как это было 28 лет до того,

Констанция Шарфф из Берлинского университета установила, что этот же ген наиболее активен в мозгу зебрового вьюрка, когда птичка учится пению. Ее группа инфицировала мозг вьюрков особым вирусом, несущим зеркальную копию части гена FOXP2, которая заглушает его естественное выражение. В результате, птички не только пели непостоянно, но и неточно имитировали пение взрослых особей — очень похоже на то, как дети с измененным FOXP2 неточно воспроизводят речь.

Если естественный отбор есть выживание наиболее приспособленных (фраза эта, кстати, принадлежит физиологу Герберту Спенсеру, а не Дарвину), то половой отбор это воспроизводство наиболее сексуальных. Это тезис находит отражение в восхитительных эффектах, выраженных в вооружении, украшениях, пении и раскрасках животных, особенно мужских особей. Дарвин верил, что некоторые из этих украшений, такие как рога оленей, помогали самцам побеждать друг друга в борьбе за самок; другие, например хвосты павлинов, помогали «очаровать» (как он выразился) самок при спаривании.