Переводчик Максим Винарский, д-р биол. наук

Научный редактор Яна Шурупова

Редактор Владимир Потапов

Руководитель проекта А. Тарасова

Арт-директор Ю. Буга

Иллюстрация на обложке Peter Lilja/Photodisc/Gettyimages.ru

Корректоры М. Миловидова, С. Чупахина

Компьютерная верстка М. Поташкин

© Lee Alan Dugatkin and Lyudmila Trut, 2017

© Издание на русском языке, перевод, оформление. ООО «Альпина нон-фикшн», 2019

Все права защищены. Данная электронная книга предназначена исключительно для частного использования в личных (некоммерческих) целях. Электронная книга, ее части, фрагменты и элементы, включая текст, изображения и иное, не подлежат копированию и любому другому использованию без разрешения правообладателя. В частности, запрещено такое использование, в результате которого электронная книга, ее часть, фрагмент или элемент станут доступными ограниченному или неопределенному кругу лиц, в том числе посредством сети интернет, независимо от того, будет предоставляться доступ за плату или безвозмездно.

Копирование, воспроизведение и иное использование электронной книги, ее частей, фрагментов и элементов, выходящее за пределы частного использования в личных (некоммерческих) целях, без согласия правообладателя является незаконным и влечет уголовную, административную и гражданскую ответственность.

* * *

Посвящается памяти Дмитрия Беляева – проницательного ученого, харизматичного руководителя, а главное – человека доброй души

Эта книга издана в рамках программы «Книжные проекты Дмитрия Зимина» и продолжает серию «Библиотека «Династия». Дмитрий Борисович Зимин – основатель компании «Вымпелком» (Beeline), фонда некоммерческих программ «Династия» и фонда «Московское время».

Программа «Книжные проекты Дмитрия Зимина» объединяет три проекта, хорошо знакомые читательской аудитории: издание научно-популярных переводных книг «Библиотека «Династия», издательское направление фонда «Московское время» и премию в области русскоязычной научно-популярной литературы «Просветитель».

Подробную информацию о «Книжных проектах Дмитрия Зимина» вы найдете на сайте ziminbookprojects.ru.

Предисловие

Многие думают, что эволюция – изнурительно медленный процесс, способный давать заметные результаты лишь за огромные промежутки времени, измеряемые миллионами лет. Однако специалисты – эволюционные биологи и генетики – хорошо знают, что это далеко не всегда так. Скорость эволюционных изменений зависит от множества факторов и очень изменчива. Иные организмы могут находиться в состоянии эволюционного стазиса и почти не меняться в течение целых геологических эр. Некоторые крупные преобразования, такие как эволюционный переход от первых примитивных хордовых, похожих на современного ланцетника, к млекопитающим, действительно растягиваются на сотни миллионов лет. При этом другие важные эволюционные изменения, такие как выработка бактериями устойчивости к антибиотикам или насекомыми-вредителями – к пестицидам, происходят удивительно быстро: порой всего за несколько лет. Еще во времена Дарвина селекционеры отлично знали, что при помощи искусственного отбора иногда удается всего за десяток-другой поколений радикально изменить внешний вид, характер и другие важные для человека свойства домашних животных. Умело подбирая родительские пары и оставляя на развод потомство с желаемыми признаками, селекционеры вывели (и продолжают выводить) множество разнообразных пород собак, голубей и лошадей, сортов капусты, яблок и гладиолусов. Если в популяции есть запас генетического разнообразия, пополняемый вновь возникающими мутациями (а мутации время от времени возникают у всех без исключения живых существ), и если отбор достаточно интенсивен (то есть число потомков, оставляемых особью, сильно зависит от каких-то наследственных свойств этой особи, будь то окраска, длина лап или любознательность), то эволюционные изменения могут порой происходить на удивление быстро.

В последние десятилетия биологи стали активно использовать это обстоятельство, изучая эволюцию в реальном времени в контролируемых условиях лабораторного эксперимента. Как правило, в таких экспериментах ученые вынуждают те или иные организмы приспосабливаться к новым для них условиям, например к повышенной температуре или необычной диете. Эволюционные эксперименты позволили расшифровать многие механизмы и закономерности эволюции, которые прежде изучались лишь теоретически, с помощью математических моделей, или даже вообще не были известны, но ярко проявились в эксперименте.

Чаще всего эволюционные эксперименты проводят на одноклеточных, таких как бактерии или дрожжи, что неудивительно: в одной колбе легко помещаются миллионы таких организмов, а поколения сменяются несколько раз в сутки. Никто пока не проводит эволюционных экспериментов на слонах, страусах и шимпанзе: слишком долго и дорого. Хотя не исключено, что опыты на таких крупных, долгоживущих и сложноустроенных организмах могли бы рассказать про эволюцию что-то такое, чего опыты на бактериях и дрозофилах не расскажут.

Выдающийся советский генетик Дмитрий Константинович Беляев (1917–1985) и его ученица Людмила Николаевна Трут (род. 1933) – настоящие пионеры экспериментального изучения эволюции. Организованный Беляевым в 1950-х годах и продолжающийся по сей день всемирно известный эксперимент по искусственному отбору черно-бурых лисиц на пониженную агрессивность по отношению к человеку был по тем временам (да и по нынешним тоже) чрезвычайно смелым и новаторским.

Доместикация животных и растений, начавшаяся с наступления нынешнего межледниковья около 10–12 тысяч лет назад (только собака была одомашнена на несколько тысячелетий раньше), была величайшим из всех эволюционных экспериментов, когда-либо осуществленных человечеством. Именно это событие заложило основы современной цивилизации, позволив людям оставить миллионолетний уклад охотников-собирателей, перейти к производящему хозяйству и в конце концов создать письменность, дифференциальное исчисление, интернет и космические корабли. Несмотря на всю важность этого события, причины и механизмы сложных и комплексных изменений, превративших диких туров в безобидных буренок, а свирепых волков – в надежных и преданных друзей человека, долго оставались загадочными.

Беляев предположил, что главной причиной этих изменений был отбор на пониженную агрессивность и отсутствие страха перед человеком. Причем этот отбор мог осуществляться людьми вполне бессознательно. Более того, он даже мог инициироваться самими животными, получавшими селективное преимущество от спокойной реакции на человека, что позволяло им, к примеру, получать доступ к остаткам трапез первобытных охотников, защиту от хищников или конкурентов.

Эксперимент Беляева увенчался триумфальным успехом. Дикие, агрессивные лисицы, яростно бросающиеся на любого приблизившегося к их клетке человека, всего за несколько поколений искусственного отбора начали превращаться в любящих домашних питомцев. Хотя отбор велся только по одному признаку (спокойной реакции на человека), он повлек за собой целый комплекс побочных эффектов – отчасти неожиданных, отчасти закономерных. В итоге одомашненные лисы стали напоминать собак не только по характеру, но и по внешнему виду. У взрослых лисиц стали сохраняться «щенячьи» признаки, такие как укороченная морда и отвислые уши. Задним числом это можно назвать логичным, ведь пониженная агрессивность у хищных зверей свойственна как раз детенышам, а процессы развития разных признаков организма взаимосвязаны (например, через гормональную регуляцию). Поэтому отбор на сохранение одной детской черты вполне мог привести к задержке развития каких-то других черт.

Одним из самых ярких «побочных эффектов» отбора стал рост изменчивости многих признаков, в том числе окраски. Это позволило Беляеву назвать проводимый им отбор на низкую агрессивность «дестабилизирующим отбором». Такая же дестабилизация и увеличение изменчивости многих признаков имели место и при одомашнивании волков. Эволюционная логика дестабилизации, возможно, связана с тем, что сильный отбор в пользу какого-то аномального признака (а отсутствие агрессивности по отношению к человеку для диких лисиц является, конечно, аномалией) нередко оказывается по существу отбором на расшатывание механизмов стабилизации индивидуального развития. Такие механизмы неизбежно формируются у диких животных под действием стабилизирующего отбора, описанного другим выдающимся советским генетиком и эволюционистом И. И. Шмальгаузеном.

Беляевский эксперимент продолжается по сей день. Он действительно приоткрыл завесу тайны над механизмами доместикации, хотя генетические основы изменений, произошедших с беляевскими лисами, еще только начинают расшифровываться. В наши дни одомашненных лисиц активно изучают при помощи новейших методов молекулярной генетики. Со временем это позволит выявить конкретные генетические изменения, ответственные за особенности строения и поведения беляевских лис и других домашних животных.

Одна из самых смелых и новаторских идей Беляева состояла в том, что вскрытые в ходе эксперимента закономерности отчасти приложимы и к эволюции человека. Беляев считал, что в определенном смысле мы являемся «самоодомашнившимися» обезьянами, чьи врожденные психологические склонности, поведение и социальное устройство радикально изменились под действием отбора на пониженную агрессивность по отношению к сородичам (отбора на социальную толерантность и конформность, как говорят специалисты в наши дни).