Роб Данн
С нами или без нас: Естественная история будущего
Встречаются виды, имеющие скромный расселительный потенциал, сумевшие при этом преодолеть значительное расстояние до далекого острова. Такое сочетание может предполагать, что изначально вид легко расселялся, но, оказавшись на острове, утратил эту способность. Потеря способности к распространению может оказаться преимуществом для вида, если при прочих равных ему выгоднее оставаться на острове, чем сменить дислокацию. Такое происходит довольно часто, и именно так произошло с летучими мышами в Новой Зеландии. Прибыв в свое время в благодатную Новую Зеландию, окруженную к тому же враждебными морями, летучие мыши утратили способность летать. Став нелетучими, они повысили свои шансы на освоение различных сред обитания в Новой Зеландии – и воспользовались этим. На многих островах подобное происходило и с птицами. Нелетучесть многократно возникала у линий островных птиц, а после ее появления птицы часто давали множество видов. Сегодня такие птицы встречаются крайне редко – отчасти потому, что с прибытием на острова людей они становились легкой добычей либо для человека, либо же для видов, которые он привозил с собой, в том числе мышей и крыс.
Выводы и прогнозы Кисел и Барраклоу позволяют переосмыслить все то, что теория островной биогеографии рассказывает об окружающей нас жизни. Следует ожидать, что на сокращающихся по всему миру участках лесов, лугов и болот будут вымирать древние виды. Так и происходит. На некоторых из этих фрагментов также будут возникать новые виды, начало которым положат популяции, оказавшиеся изолированными от своих родичей. Но возникновение новых видов будет происходить намного реже, чем исчезновение старых, – из-за того, что вымирание вообще идет быстрее видообразования, и из-за того, что видообразование менее вероятно на небольших участках среды.
А выживать будут те виды, которые могут существовать в тех средах обитания, что ныне увеличиваются, – они и отправятся в будущее вместе с нами. Мы вправе ожидать появления новых видов среди таких типов организмов, у которых, с одной стороны, способности к расселению позволили им попасть в расширяющиеся антропогенные среды, но, с другой стороны, их маловато для перемещения между этими средами. По мнению Кисел и Барраклоу, хорошим примером здесь представляются улитки. Можно присовокупить к ним и некоторые виды растений, особенно те, у которых семена распространяются не слишком хорошо. Таковы, в частности, триллиум, фиалка или сангвинария: у них семена разносятся муравьями. Тут же много и различных насекомых. Что касается еще более миниатюрных форм жизни, то об их островной биогеографии сочинения пока не написаны. Вместе с тем некоторые грибы разбрасывают свои споры очень плохо и потому способны диверсифицироваться даже на небольших кусочках суши. При этом определенные виды бактерий, которые настолько хорошо распространяются по ветру, что по расселительной способности напоминают скорее летающих млекопитающих, все равно вряд ли будут давать новые формы, если только не окажутся в изоляции в силу каких-то исключительных обстоятельств. Что же касается вирусов, то их новые штаммы могут эволюционировать даже в рамках отдельно взятого человеческого организма; недавно мы убедились в этом на примере вируса, вызывающего COVID-19.
Работа Кисел и Барраклоу предполагает, что вокруг нас эволюционирует дерзкий новый мир, где свойства новых обитателей более или менее предсказуемы. Но одно дело – предвидеть такой мир, и совсем другое – доказать, что он уже существует (или вот-вот сформируется).
На сегодняшний момент самые крупные среды, созданные человеком, – это сельскохозяйственные угодья. Общая площадь кукурузных полей, высаженных на Земле, приблизительно равна площади Франции: для видов, питающихся кукурузой, наши кукурузные поля – огромные острова архипелага, разбросанные по разным континентам и климатическим зонам. Есть и другие сельскохозяйственные архипелаги, которые образуют пшеница, ячмень, сахарный тростник, хлопок, табак. Логично ожидать, что виды-эндемики на «островах» перечисленных культур будут эволюционировать. Так и происходит. Как выразился Дэвид Куаммен в книге «Песня Додо», если на островах эволюционная биология развивается в стиле приключений Дика и Джейн из известных детских книжек[5], то в сельскохозяйственных средах, похожих на острова, она демонстрирует величественность «Войны и мира»{30}.
Впрочем, кукурузная головня (грибковое заболевание кукурузы) еще ждет своего Чарльза Дарвина или свою Яэль Кисел: никто пока не всматривался в наши сельские нивы, рассчитывая увидеть там целостную картину чудес эволюции. И, честно говоря, это нас не красит. Об эволюции новых видов, поселившихся среди сельскохозяйственных культур, мы знаем из исследований, нацеленных лишь на контроль над ними. Зачастую такие исследования делятся по предметным областям: одна группа специалистов рассматривает грибы, другая – насекомых, третья – вирусы. Проанализированные в совокупности, эти работы показывают, что в сельскохозяйственных культурах живут сотни, а возможно, и тысячи видов вредителей и паразитов, которые не встречаются больше нигде. Иначе говоря, в наших посевах почти наверняка эволюционировало больше новых видов, чем на Галапагосских островах.
В этой книге я употребляю термин «паразит» в широком смысле, обозначая им любые виды, живущие за счет других. Кроме того, используя это слово, я обычно имею в виду те из них, которые отрицательно воздействуют на вид, на котором или в котором живут. Среди таких паразитов есть черви и простейшие, но есть также и виды, которые часто называют патогенами, – болезнетворные бактерии и вирусы. Некоторые из видов-паразитов, эволюционирующих в наших сельскохозяйственных культурах, являются давними спутниками, «прицепившимися» к ним задолго до окультуривания. Эволюционируя, они отдалялись от своих родственников и менялись, подстраиваясь под новых хозяев, а в итоге превратились в новые виды, отличающиеся и от предков, и от ныне живущей родни.
Рис. 2.2. Архипелаг участков зеленой растительности – парков и разделительных полос – на фоне острова Манхэттен. Для видов, зависящих от лесной или луговой среды, эти зеленые участки (здесь закрашены серым) подобны островам, в разной степени изолированным. Но для видов, живущих в менее зеленых местах города, в мире улиц, стекла и бетона, Манхэттен предстает единым огромным островом, изобилующим брошенными кусочками вкусной пищи.
Изображение: Лорен Николс
Другие виды паразитов, как и виды вредителей, колонизировали наши посевы вновь, добираясь до них из других сред, подобно тому как вьюрки прилетели на Галапагосы. Предки колорадских жуков жили на дикой разновидности растения рода Solanum в Северной Америке (картофель, на котором паразитирует колорадский жук, происходит из Южной Америки). В 1800-х годах жук колонизировал картофель, а потом быстро приспособился к климату, где его выращивают, а также выработал сопротивляемость к основным пестицидам, которыми картофель опрыскивают. Теперь колорадские жуки благоденствуют практически в любой точке Северного полушария, где произрастает картофель{31}. Вид паразитов Phytophthora, вызывающий картофельные неурожаи, прежде жил на дикой разновидности того же растения Solanum, но только в Южной Америке, а потом перебрался на окультуренный картофель, развив новые черты и расселившись по всему миру{32}, включая Ирландию[6]. Предки паразита, провоцирующего пирикуляриоз пшеницы, жили на бразильской луговой траве Urochloa. Эту траву – а вместе с ней, видимо, и паразита – привезли в Бразилию из Африки около 60 лет назад. Некоторые паразитирующие особи сумели сменить траву на пшеницу; освоив последнюю, они эволюционировали так, чтобы извлекать из нового хозяина максимум выгоды. Их потомки, в свою очередь, распространились по бразильским пшеничным полям, перемещаясь с растения на растение, подобно порыву ветра.
Еще один способ происхождения видов в сельскохозяйственных условиях может срабатывать в тех случаях, когда селекционеры выводят новые полезные культуры. В 1960-х годах ученые, скрестив пшеницу и рожь, произвели вполне удачный вариант, который получил название «тритикале». Однако очень скоро на нем завелась новая болезнь – мучнистая роса, вызываемая паразитом Blumeria graminis triticale. То была новая линия, эволюционировавшая в результате гибридизации двух видов паразитов, один из которых жил на пшенице, а другой – на ржи{33}.
Не все новые виды, появляющиеся на окультуренных угодьях, – вредители или паразиты. Возникли, например, новые виды сорняков, которые маскируются под семена полезных культур; в тех случаях, когда семена какого-то полезного растения принято собирать вручную, земледельцы эти сорные культуры сами и сеют – разумеется, неумышленно. Возникли даже такие виды, которые научились извлекать пользу из урожая, уже заложенного в амбары. Домовый воробей (Passer domesticus), судя по всему, обособился от своих более диких родственников и превратился в специфический вид вместе с появлением земледелия около 11 000 лет назад. Эволюционируя, он не только стал отличаться от прародителей из дикой природы, но и переключился на рацион с более высоким содержанием крахмала – в частности, на наши зерновые припасы. Похожим образом эволюционировали и жуки-долгоносики рода Sitophilus, которые тоже стали промышлять в наших амбарах. Интересно, что в процессе адаптации они утратили функциональные крылья. Вдобавок эти насекомые выработали особые взаимоотношения с новым видом бактерий, поселившимся у них в кишечнике: эти бактерии дополняют рацион жуков определенными витаминами, которые зерно не содержит.
Однако вредители, паразиты, сорняки и другие организмы, зародившиеся среди наших посевов, не всегда считаются новыми видами. Иногда их называют просто разновидностями, штаммами или линиями. Как правило, это обособление без дифференциации; впрочем, подобные тонкости заботят в основном специальные отрасли сельскохозяйственной науки, интересующиеся тем, кто уничтожает нашу пищу или же пытается отобрать ее у нас. Тем не менее можно считать вполне очевидным, что вокруг нас, на огромных островах наших сельскохозяйственных угодий, эволюционируют всё новые разновидности и виды вредителей и паразитов: они делают это, подобно новым разновидностям, а затем и видам вьюрков, образовавших колонии на Галапагосских островах, или новым видам летучих мышей, освоивших Новую Зеландию. В каждом таком случае колонизации, адаптации, дивергенции и возникновения видов у вида-новичка формируются не только генетические различия, но и конкретные адаптивные физические проявления этих различий. Дарвин в свое время писал о клювах вьюрков, но перемены, происходящие с хоботками колорадских жуков или протеином в мучнистой росе, таят не меньше скрытого волшебства.
В дополнение к сельскохозяйственным островам мы сотворили и огромные городские острова. По сравнению с обычными темпами перемен на Земле города возникали так быстро, что их рост можно уподобить вулканической деятельности, извержению и застыванию – бетона, стекла, кирпича. Биологи в основном пренебрегали эволюцией, которая могла разворачиваться в недрах этих тектонических процессов; не будем забывать, что эволюционная биология склонна уделять основное внимание крупным млекопитающим и большим птицам. Но если взять кого-то из крупных млекопитающих, скажем койотов, то без труда обнаружится, что они слишком подвижны, чтобы оказаться изолированными в каких-то отдельных городах. Птицы, в свою очередь, перелетают из города в город – по крайней мере, иногда; причем большинство птичьих видов, живущих в городских условиях, состоит из довольно маленьких и не слишком мобильных особей. При этом известно, что виды меньших размеров из-за коротких жизненных сроков своих поколений эволюционируют быстрее остальных. Помимо сказанного, как заметили Кисел и Барраклоу, виды, которые хуже распространяются, с большей вероятностью оказываются в изоляции и диверсифицируются. И действительно, как только эволюционные биологи стали обращать внимание на города, они сразу заметили признаки дивергенции среди видов, которые эволюционируют быстро, а распространяются медленно.
Крысы не относятся к числу тех групп организмов, которые демонстрируют в городских пространствах появление новых видов. Их поколения по сравнению с койотами сменяются быстрее, а переселяются они медленнее, хотя, конечно, в последнем отношении им далеко до улиток. Тем не менее мой друг и коллега Джейсон Мунши-Саут в недавних исследованиях показал, что отдельные городские популяции серых крыс в некоторых регионах уже сейчас диверсифицируются, накапливая отличия друг от друга – почти наверняка в зависимости от особенностей своих городов, специфики климата, доступной пищи и прочих частностей{34}. Это работает не только для крыс одного вида из населенных пунктов, разделенных огромными расстояниями, – скажем, из новозеландского Веллингтона и американского Нью-Йорка, – но и для крыс из разных городов, расположенных в одной и той же местности. Мунши-Саут недавно продемонстрировал, что популяции серых крыс Нью-Йорка являются близкими родственниками, но они не выказывают почти никаких признаков скрещивания с серыми крысами из близлежащих городов. Более того, крысы на одном краю Манхэттена, похоже, постепенно обособляются от крыс, обитающих на другом его краю. Серые крысы не склонны питаться, размножаться или жить в Среднем Манхэттене – вероятно, из-за того, что там плотность населения ниже, чем в остальных частях острова, а следовательно, меньше и пищи, которую местные жители хоть и невольно, но щедро предоставляют. Как бы то ни было, с крысиной точки зрения, Средний Манхэттен подобен суровому морю, раскинувшемуся между двумя гостеприимными островами. Аналогичным образом серые крысы в разных районах Нового Орлеана изолированы друг от друга водными преградами, что также подталкивает их к дивергенции. Наконец, в Ванкувере серых крыс, обитающих в разных частях города, разделили автомобильные магистрали, пересечь которые очень непросто. Если нынешние паттерны скрещивания и перемещения сохранятся, то в каждом мегаполисе постепенно появится свой уникальный вид серых крыс, приспособившийся к местным условиям, – своеобразный элемент портрета города{35}.
Домовые мыши, расселившиеся по всему миру вместе с людьми, диверсифицировались во множество видов и еще больше разновидностей. На сегодняшний день они разнятся лишь в мелочах; пока еще ни один не стал кардинально отличаться от прочих – но дайте им время. Феномен межгородской диверсификации менее изучен в отношении комнатных мух, но похоже, что и эти насекомые в разных регионах Северной Америки адаптируются к различным местным условиям. По моим предположениям, похожая диверсификация затрагивает и виды меньших размеров, но ею на сегодняшний момент никто не занимается. Мы слепы к переменам, происходящим вокруг нас.
Чем сильнее города начинают отличаться от окружающих их сред обитания, тем больше они напоминают острова. Сказанное касается не только эволюции новых видов, но и новых свойств этих видов. Как я уже отмечал, одна из общих черт, присущих островным видам, – это утрата способности легко распространяться, из-за которой островные птицы могут потерять умение летать. На далеком острове птица или семечко, слишком оторвавшиеся от дома, скорее всего, окажутся в океане, а не в благоприятной среде. Вполне можно ожидать, что виды, обитающие на городских островах, со временем тоже утратят способность к перемещению – по крайней мере, в тех ситуациях, где условия вблизи благоприятнее, чем условия вдали. Некоторые городские популяции такого растения, как скерда[7], уже проявляют тенденцию меньше вкладываться в распространение собственных семян, чем это делают их сельские родственники{36}. Они стараются держаться поближе к дому. Виды, расставшиеся со способностью распространяться с одного обособленного участка пригодной для них среды на другой такой же участок, еще более склонны к диверсификации в новые виды, которые будут особенными в каждом городе, в каждом хозяйстве или даже на каждом мусороперерабатывающем заводе.
В будущем наши способы контроля границ станут определять судьбу множества видов, обитающих в городах. Когда мы научимся контролировать перемещение видов по миру еще эффективнее, чем сейчас, виды организмов, обосновавшихся в городских агломерациях, начнут дифференцироваться с еще большей легкостью. Это может стать следствием укрепления государственных рубежей или же кризиса глобальной экономики – в обеих ситуациях все меньше людей будут путешествовать с места на место. В какой-то мере подобное происходило из-за вируса COVID-19. В каждом из этих случаев зоны, в которых эволюционируют виды, все заметнее будут совпадать с политическими регионами – по крайней мере, с теми, где существует система пограничного контроля. Таким образом, виды в городах или на фермах Европы станут, по-видимому, отличаться от видов в городах и на фермах Северной Америки. Насколько мне известно, никто пока это не проверял, но очень похоже, что подобные различия уже накапливаются в таких странах, как Новая Зеландия, власти которой принимают серьезные меры, блокирующие доступ нежеланных видов на национальную территорию. Описанные различия с большой вероятностью будут возникать и по обе стороны границ, «запечатанных» войнами или смутами. Например, в нынешней Северной Корее запросто могут обнаружиться уникальные сельскохозяйственные и городские виды, эволюционировавшие после окончания Корейской войны.
Внутри городов новые виды также могут образовываться, адаптируясь к определенным средам. Это, кстати, дает нам более прямые аналогии с теми ситуациями, которые рассматривали Кисел и Барраклоу. Похож на подобные случаи и пример с сухопутными игуанами на Галапагосах, где у этих животных в ходе эволюции выработались адаптации для жизни под водой. Лапы у них укоротились, хвосты стали более плоскими, появились и другие приспособления, помогающие им нырять на дно и доставать водоросли, которыми другие животные пренебрегали. У них развились новые типы шипов и черно-серая, как вулканическая лава, шкура, из-за которой Дарвин прозвал их «бесами тьмы». Похожая диверсификация, может, даже еще более неожиданных форм жизни наблюдается сейчас во многих городах. В городах Африки формируются два вида малярийных комаров Anopheles, и они, похоже, все больше расходятся со своими сельскими сородичами, поскольку городским формам, по-видимому, приходится вырабатывать толерантность к загрязняющим веществам, столь обильным в мегаполисах. В Лондоне популяции комаров вида Culex pipiens в 1860-х годах переселились в подземку. С тех пор они так далеко разошлись со своими наземными родичами, что некоторые стали считать их отдельным видом, Culex molestus. Наземный вид приспособлен к тому, чтобы кормиться на птицах, в то время как подземный кормит себя за счет млекопитающих (людей, крыс и т. д.). Самкам наземного вида для того, чтобы отложить яйца, требуется кровь, а самки подземного вида, питающиеся более скудно, могут обойтись и без нее{37}.
Мир наших жилищ еще больше предрасположен к тому, чтобы стать очагом появления новых видов. Мы с коллегами обнаружили около 200 000 живых организмов, обитающих в наших домах, причем некоторые из них способны жить исключительно в помещениях. Если говорить об одних только животных, то среди таковых окажутся многоножка мухоловка, несколько десятков видов пауков, рыжие тараканы и клопы. По моим оценкам, не менее тысячи видов живых существ в настоящее время обитает в основном именно в помещениях. Многие из них формируются в пределах разных городов и городских районов. Это почти наверняка происходит, например, с мухоловками, которые сейчас встречаются почти по всей территории планеты, хотя не похоже, чтобы они часто перемещались. А обычные домовые пауки? А виды муравьев, живущие в основном под крышей, – такие как Tapinoma melanocephalum? Никто еще не изучал эволюцию ни одного из этих видов.
А ведь еще есть формы жизни, физически близкие нам: живущие в наших телах и на их поверхности, а также в телах и на телах животных, с которыми мы тесно связаны, – кошек, собак, свиней, коров, коз, овец. Многие виды, освоившие наши тела, эволюционировали по мере разрастания человеческих популяций. Во время «великого ускорения», приумножившего численность человеческого населения, ускорился также и рост популяций домашних животных. В это время обрело специализацию еще больше видов, связанных с человеком или с домашними животными. Для таких видов мы и наши животные стали «проездным билетом» в будущее. По мере того как древние люди распространялись по миру, живущие на них организмы диверсифицировались в новые подвиды, а иногда и новые виды. Мы с моей подругой Мишель Тротвайн, куратором из Калифорнийской академии наук, провели исследования, в ходе которых обнаружили, что с перемещением людей по миру диверсификацию пережили их лицевые клещи{38}. Нечто похожее происходило со вшами, глистами и даже бактериями, живущими на коже человека и в его кишечнике.
Конечно, все описанное не обещает нам такого развития событий, которого мы хотели бы. Размышления об островной биогеографии заставляют прийти к неутешительному выводу: мы столь усердно месили, кромсали и взбивали сырое тесто Земли, что невольно истребили дикие виды, от которых зависели или могли зависеть, и одновременно способствовали возникновению видов, создающих нам неприятности. А поскольку вымирание происходит во много раз быстрее возникновения, счет оказывается неравным. Природа предложила нам сделку: пожертвовать тысячами видов птиц, растений, млекопитающих, бабочек и пчел, а взамен получить горстку новых крыс и комаров. Сделка невыгодная, но пока что мы на нее соглашаемся.
Хорошая новость состоит в том, что еще не поздно сохранить побольше обширных и диких участков Земли. Реальным представляется сохранение даже половины всей планеты, как предлагал Эдвард Уилсон. Охраной природы можно заниматься не только в заповедниках, но и в собственных садах и дворах. На наших лужайках растут газонные растения; так избавьтесь же от газона и посадите на освободившейся площадке местные виды – иначе говоря, сделайте свой газон частью острова в огромном архипелаге, поддерживающем автохтонные лесные или луговые виды. Но есть и плохая новость. Она состоит в том, что видам угрожает не только изоляция тех сред, в которых они обитают: вырубая леса и осушая болота, мы начали еще и нагревать Землю{39}.