Цифровой журнал «Компьютерра» № 168

Внимание к этому гену связано далеко не только с тем, что его действие видно невооружённым глазом. Лягушки двух описанных форм отличаются друг от друга по весьма важным физиологическим особенностям; каждой форме способствует свои векторы отбора. Летом, особенно в загрязнённых местообитаниях, повышается доля лягушек, относящихся к форме striata. Дело в том, что полосатые лягушки более устойчивы к действию токсикантов, в частности тяжёлых металлов. Зато зимой увеличивается доля представителей формы maculata — они легче переносят кислородное голодание во время зимовки. Сравнение этих форм показало, что они отличаются по эффективности работы одного из важнейших ферментов: натрий-калиевой АТФ-азы. Этот белок использует энергию АТФ, важнейшего переносчика энергии, на то, чтобы увеличивать снаружи клеток концентрацию ионов натрия, а внутри клеток — концентрацию ионов калия. Эти изменения обеспечивают поддержание клеточного потенциала, который необходим для того, чтобы клетки нервной и мышечной ткани были способны перейти в возбуждённое состояние. Разница в работе важнейшего клеточного насоса оказывается связанной со многими физиологическими и экологическими признаками…

Так вот, за время жизни одной лягушки экологическая ситуация успевает измениться много раз: летом отбор благоприятствует форме striata, зимой — форме maculata. Конечно, направление микроэволюционных изменений в популяции зависит от того, какой фактор (загрязнение или зимние заморы) оказывается важнее для каждой конкретной популяции. Такой отбор, непрерывно меняющий своё направление, приводит к так называемому динамическому полиморфизму: весной в популяциях увеличивается доля представителей формы maculata, а осенью возрастает количество striata. Такое «качание», на самом деле, оказывается непродуктивным с точки зрения выработки новых адаптаций.

Разница между формами striata и maculata старше многих видов лягушек. Разные их виды, как и показанные на фотографиях озёрные лягушки, включают как полосатых, так и пятнистых особей. А вот у прудовых лягушек форма maculata исчезла, и все прудовые лягушки украшены полосой вдоль хребта.

А теперь представьте себе гипотетических «лягушек», время жизни которых было бы существенно меньше времени, в течение которого отбор успевает поменять своё направление. В течение нескольких поколений проходило бы приспособление к летним условиям; потом характер отбора менялся бы и начали бы накапливаться изменения, полезные зимой. Часть этих изменений была бы просто реверсом летних изменений, а часть могла бы оказаться чем-то новым. Дело в том, что, вопреки широко распространённым представлениям, новые признаки создаёт не случайность, а отбор, прежде всего – последовательно действующий на протяжении ряда поколений.

В этом примере для меня важно, что организмы с небольшой продолжительностью жизни и быстро сменяющимися поколениями способны быстрее вырабатывать необходимые приспособления, чем долгоживущие существа. Кстати, этот вывод вполне соответствует канонической теории естественного отбора, развитой в первой половине XX века. И раз так, самое время вспомнить о групповом отборе.

Мы уже не раз вспоминали (к примеру, здесь) эту тему. Одни авторитеты считают групповой отбор универсальным объяснением всех эволюционных проблем, другие — выдуманной сущностью, иллюзорным обстоятельством. Вероятно, истина расположена где-то посредине. По крайней мере, возможность отбора на уровне вида доказана. Выясняется, что родственные группы, отличающиеся по характерной для них системе наследования, имеют различные скорости образования новых видов и их вымирания. Та из эволюционных ветвей, которая вырабатывает необходимые приспособления быстрее, с большей вероятностью будет занимать освобождающиеся вакансии и осваивать новые экологические ниши. В условиях, когда виды в составе любой фауны постепенно сменяются, те их особенности, которые будут способствовать выработке приспособлений, сохранению соответствия видов их среде обитания, должны быть поддержаны групповым отбором. 

А почему же для многих групп характерно возникновение особей с большой продолжительностью жизни? С точки зрения видовой эволюции, долгая жизнь особи – непозволительная роскошь. Для особи, которой удалось «вписаться» в среду (выжить и накопить достаточное количество энергии для размножения), долгая жизнь может быть способом увеличить количество своих потомков.

Мне кажется, для каждой из групп наблюдаемая продолжительность жизни особи отражает некий компромисс, достигнутый между двумя конфликтными (противоречащими друг другу) тенденциями: уменьшения продолжительности жизни вследствие группового отбора и её увеличения вследствие отбора индивидов. Конечно, сказанное не универсально; легко представить себе ситуации, когда индивидуальный отбор будет уменьшать продолжительность жизни (например, в случае отбора на скороспелость, максимизирующего количество потомков в краткосрочной перспективе).