Дикие животные эволюционируют быстрее, чем считалось

Скорость адаптивной эволюции, при которой естественный отбор вызывает генетические изменения, повышающие выживаемость и размножение, оказалась выше ожидаемой. Хотя Чарльз Дарвин считал процесс геологически медленным, известны примеры быстрых изменений: окраска берёзовой пяденицы из-за загрязнения воздуха, утрата бивней у слонов из-за браконьерства, устойчивость рыб к токсинам.

Чтобы измерить текущую скорость адаптивной эволюции в дикой природе, было изучено 19 популяций птиц и млекопитающих на протяжении нескольких десятилетий. Оказалось, что они эволюционируют в 2–4 раза быстрее, чем предполагали предыдущие исследования.

Измерение скорости эволюции

Скорость адаптивной эволюции связана с генетическими различиями в «приспособленности» (фитнесе) особей внутри популяции («фундаментальная теорема естественного отбора»). Применять эту теорему на практике было сложно из-за статистических проблем.

В исследовании участвовали 27 научных институтов. Были собраны данные по 19 диким популяциям, которые отслеживались с 1950-х годов. Данные включают информацию о рождении, спаривании, размножении и смерти каждой особи.

  • Объём данных: ~250 000 животных и ~2,6 млн часов полевых работ.
  • Метод: Использованы модели количественной генетики и разработан новый статистический метод, который лучше учитывает два ключевых свойства популяций:
    1. Большинство особей погибает до размножения (ноль потомков).
    2. Распределение числа потомков асимметрично: у большинства выживших немного детёнышей, а у немногих — непропорционально много.

Результаты: скорость изменений

В среднем по 19 популяциям генетический ответ на отбор обусловил увеличение приспособленности на 18,5% за поколение.

  • Это означает, что потомки в среднем на 18,5% «лучше» родителей.
  • Или, что популяция в среднем может компенсировать ухудшение условий среды на 18,5% (если действует только естественный отбор).

При таких темпах адаптивная эволюция может объяснять большинство недавних изменений признаков диких животных (размер, сроки размножения). Это веское доказательство того, что эволюцию нужно учитывать наряду с другими факторами.

Эволюция и будущее в меняющемся мире

Сможет ли эволюция помочь животным адаптироваться к быстрым изменениям среды, например, из-за изменения климата? Ответ неоднозначен.

  1. Исследование оценивало только генетические изменения от естественного отбора, но есть и другие эволюционные силы (мутации, случайность, миграция).
  2. Само изменение среды — вероятно, более важный фактор для демографии популяций, чем генетическая адаптация. Если среда ухудшается, теория говорит, что эволюция обычно не сможет полностью это компенсировать.
  3. Адаптивная эволюция может менять среду для будущих поколений. Например, генетическое улучшение в конкурентной борьбе за ресурсы (еда, территория, партнёры) усиливает конкуренцию внутри популяции.

Хотя для прогнозов данных пока недостаточно, работа показывает: чтобы точно предсказать ближайшее будущее популяций животных, игнорировать эволюцию нельзя. Несмотря на сложности, теперь мы можем наблюдать дарвиновскую эволюцию, считавшуюся чрезвычайно медленной, в течение нашей жизни.