Что ответить дарвинисту? Часть I - Илья Рухленко

Более того, уже были проведены молекулярно-генетические исследования бабочек темной формы, собранных в разных районах Англии. Эти исследования показали, что собранные сегодня темные бабочки несут одинаковое генетическое изменение, и возможно, являются потомками единственной темной бабочки, потомство которой распространилось сравнительно недавно чуть ли по всей Англии (van't Hof et al., 2011).

Однако всё это было установлено значительно позже. А нам сейчас надо вернуться в пятидесятые годы двадцатого века. Потому что только в пятидесятых годах двадцатого века исследованием причин столь быстрой эволюции березовой пяденицы вплотную занялся Бернард Кеттлуэлл (под руководством Э.Б. Форда). Кеттлуэлл в течение ряда лет провел целую серию разных экспериментов с березовой пяденицей.

Сначала он выяснил, что люди реагируют на окраску березовых пядениц точно так, как интуивно ожидалось – бабочек, цвет которых сильнее сливался с фоном, люди замечали хуже, чем бабочек, цвет которых существенно отличался от фона.

Затем Кеттлуэлл в экспериментах в вольере выяснил, что птицы в отношении окраски березовых пядениц ведут себя точно таким же образом, как и люди – птицы сначала склевывали более светлых бабочек березовых пядениц (на темном фоне), и только после этого очередь доходила до менее заметной темной формы.

Потом Кеттлуэлл в аналогичных экспериментах в природе выяснил, что и в природе птицы ведут себя точно таким же образом – лучше замечают и склевывают тех бабочек, цвет которых сильнее отличается от фона, чем бабочек, цвет которых сильнее совпадает с фоном (Kettlewell, 1956). Он сажал светлых и темных бабочек на стволы деревьев, и смотрел, в какой пропорции эти бабочки исчезали в течение дня. Поскольку березовых пядениц почти невозможно заставить отправиться в полёт днем (для этого нужно очень сильно встревожить эту бабочку), Кеттлуэлл сделал вывод, что подавляющее большинство исчезновений связано с хищничеством птиц. И у него получилось, что существенно лучше исчезали со стволов именно бабочки, цвет которых сильнее отличался от фона. Например, в среднем, к концу дня у него исчезало со стволов примерно 54 % светлых березовых пядениц и только 37 % темных (т. е. на 17 % меньше).

Однако эти результаты были встречены научной общественностью столь же скептически, что и гипотеза Татта полвека назад. Научной общественности всё еще не верилось, что именно птицы своим хищничеством могут приводить к столь большим различиям в выживаемости разных цветовых форм березовой пяденицы.

Вследствие этого скептицизма Кеттлуэлл продолжил свои исследования. Он объединил свои усилия с будущим лауреатом Нобелевской премии, этологом Нико Тинбергеном, и провел серию аналогичных экспериментов. С тем отличием, что хищничество птиц в отношении посаженных на стволы березовых пядениц было установлено уже в ходе прямых наблюдений и заснято на кинематографическую плёнку. Дополнительно выяснилось, почему многие биологи никогда не видели, чтобы птицы ели бабочек – насекомоядные птицы очень быстро хватали свою добычу и тут же скрывались обратно в лесных зарослях. А на месте бабочки, только что сидевшей на древесном стволе, оставалось пустое место.

И наконец, Кеттлуэлл провел эксперименты с выпуском березовых пядениц в «свободный полет» в двух местах. В Бирмингеме, где была высока степень загрязнения, деревья были практически лишены лишайников и «закопчены». И в Дорсете, где загрязнение было невысоким, и деревья были покрыты лишайниками. После выпуска, Кеттлуэлл ловил своих выпущенных «питомцев» обратно в ловушки, и подсчитывал, какая пропорция бабочек (той или иной цветовой формы) успела дожить до того момента, чтобы попасть в ловушку.

И опять получились результаты, поддерживающие предположение о разной выживаемости светлой и темной формы березовой пяденицы в зависимости от тех условий, в которых они оказались. В экспериментах 1953 года, в тяжело загрязненных лесах Бирмингема доля возвратившихся темных бабочек оказалась примерно вдвое выше, чем доля возвратившихся светлых бабочек (27.5 % vs 13.1 %).

В повторных экспериментах по «выпуску и возвращению» березовых пядениц в 1955 году получилось вот что. В загрязненном Бирмингеме вернулось в ловушки 52.3 % темных бабочек против 25 % светлых (т. е. двойное преимущество темной формы). А в не загрязненных лесах Дорсета картина сменилась на полностью противоположную – в ловушки вернулось 12.5 % бабочек светлой формы, и только 6.3 % темной формы. То есть, здесь двойное преимущество показала уже светлая форма.

Поскольку в экспериментах «выпуска и возвращения» регистрировался, собственно, только возврат бабочек, то остаётся точно не известным, какая именно сила привела к столь разным процентам возвращения светлых и темных форм бабочек (да еще и в разных местообитаниях – загрязненных и незагрязненных). Поэтому те читатели, которые по-прежнему не верят, что эту разницу произвело именно хищничество птиц, могут предположить, в принципе, что угодно. Хоть то, что лишних бабочек похищали инопланетяне. Однако сам факт остаётся фактом – выживаемость разных цветовых форм бабочек явно различается в разных условиях – темная форма получает преимущество в загрязненных районах, а светлая форма в незагрязненных. Следовательно, здесь имеет место избирательное выживание этих форм, то есть, именно естественный отбор. И хотя версию инопланетян-похитителей полностью исключить нельзя, но в связи с дополнительными экспериментами, в которых избирательное хищничество птиц было установлено напрямую и даже заснято на кинопленку, то предположение, что именно хищничество птиц является главной силой, приводящей к избирательному выживанию разных цветовых форм бабочек – это предположение всё-таки является наиболее правдоподобным. Судите сами, в экспериментах хищничества, проведенных в 1955 году, были получены следующие результаты. В загрязненном лесу Бирмингема за трехдневный период птицами было съедено 58 березовых пядениц, из которых три четверти (43 штуки) оказались светлой формой. А вот в незагрязненном лесу Дорсета было съедено 190 березовых пядениц, из которых 164 (86 %) оказались, наоборот, темными формами (Kettlewell, 1956).

Таким образом, серия экспериментальных работ Кеттлуэлла убедительно показала следующие вещи:

1. Зрение птиц и зрение людей в деле различения бабочек работает примерно одинаковым образом. И птицы, и люди лучше замечают бабочек, отличающихся от фона, и хуже замечают бабочек, окраска которых сливается с фоном.

2. Хищничество птиц в отношении березовых пядениц, действительно, имеет место.

3. Выживаемость темной и светлой формы березовых пядениц, действительно, различается в разных природных условиях. Причем различается на такую существенную величину, которая вполне могла привести к той быстрой эволюции, которая наблюдалась по факту (см. выше теоретические расчеты скоростей естественного отбора).

4. Скорее всего, главной причиной разной выживаемости березовых пядениц является именно хищническое давление птиц.

Таким образом, наблюдаемое изменение окраски березовой пяденицы – это именно установленный пример действия естественного отбора в природе.

Однако история на этом не закончилась. Эти же результаты были дополнительно подтверждены специальными обзорами, в которых исследовалась частота встречаемости разных цветовых форм березовой пяденицы в разных регионах Англии. Такие исследования были проведены, в том числе, независимыми авторами. И все они показали одинаковые результаты – встречаемость темной формы березовой пяденицы была положительно связана:

1) Со степенью индустриализации области.

2) С концентрацией сернистого газа в атмосфере и с загрязнением сажей (Kettlewell, 1958; Kettlewell, 1973; Lees & Creed, 1975; Steward, 1977; Bishop et al., 1978a).

3) Кроме того, один обзор (Bishop, 1972) выявил еще и отрицательную связь между встречаемостью темной формы березовой пяденицы и наличием древесных лишайников (Majerus, 2009).

Наконец, был проведен и целый ряд независимых полевых исследований, в которых тоже изучалась выживаемость типичной (светлой) формы березовой пяденицы по сравнению с выживаемостью темной формы в разных условиях. И все эти независимые исследования тоже подтвердили результаты, полученные ранее (Cook, 2000; Cook, 2003; Mallett, 2004). Например, в одном из исследований была задействована трансекта большой протяженности, начинавшаяся в загрязненном индустриальном районе, и заканчивавшаяся в незагрязненной сельской местности. На протяжении этой трансекты исследовалась степень хищничества, которой подвергалась темная форма березовой пяденицы. И опять было установлено, что темная форма меньше подвергалась хищничеству в загрязненных индустриальных районах, но степень поедания темной формы постепенно возрастала при переходе к менее загрязненным местообитаниям (Bishop, 1972).