В 2003 году на индонезийском острове Флорес археологи обнаружили останки удивительных существ — миниатюрных людей, ростом не больше метра. Этих "хоббитов", как их тут же окрестили журналисты, ученые отнесли к виду Homo floresiensis.
Открытие вызвало настоящую сенсацию. Мало того, что "малорослики" жили всего 12 тысяч лет назад (подумать только, они были нашими современниками!), так еще и их анатомия оказалась весьма необычной. Мозг флоресских людей был крошечным, как у шимпанзе, хотя орудия труда, найденные рядом, говорили о довольно развитом интеллекте. Ученые до сих пор ломают копья, споря о происхождении "хоббитов" и их месте на эволюционном древе.
Случай с Homo floresiensis - яркий, но далеко не единственный пример того, как сильно животные, обитающие на островах, могут отличаться от своих континентальных родственников. Острова — это своеобразные «эволюционные лаборатории», где действуют свои, особые правила. Здесь можно встретить гигантских крыс, карликовых слонов, птиц, разучившихся летать, и других удивительных созданий. Но почему эволюция на островах идет намного быстрее?
Дарвин, вьюрки и «эволюционные лаборатории»
Идея о том, что изоляция на островах может быть мощным двигателем эволюции, впервые пришла в голову Чарльзу Дарвину. Возьмем знаменитых галапагосских вьюрков — каждый вид, обитающий на своем острове, отличается формой клюва, адаптированной к определенному типу пищи. Дарвин предположил, что все эти виды произошли от одного предка, который попал на Галапагосы с материка. В условиях изоляции и ограниченных ресурсов у птиц начали развиваться разные адаптации, что в конечном итоге привело к появлению новых видов.
Пример с вьюрками — классика, но подобных историй в биологии хоть отбавляй. Возьмем, к примеру, гигантизм у островных грызунов. На многих островах живут крысы, размером с кошку! Ученые считают, что на материке крупным грызунам сложно конкурировать с более мелкими и проворными собратьями. А вот на островах, где хищников меньше, а пищи может быть в избытке, большие размеры дают преимущество.
Слон на острове — это звучит странно, не правда ли? А вот на острове Калимантан когда-то жили карликовые слоны — ростом не больше двух метров! Вероятно, их предки попали на остров во время ледникового периода, когда уровень моря был ниже. В условиях ограниченных ресурсов естественный отбор способствовал выживанию более мелких особей. В итоге возник новый вид — карликовый слон Борнео.
Научный подход: измеряем скорость эволюции
Конечно, все эти истории про гигантских крыс и карликовых слонов звучат очень увлекательно. А может ускоренная эволюция на островах это просто выдумка? Как ученые определяют реальную скорость эволюции и действительно ли она на островах выше?
В 2006 году Вирджиния Миллиен из Университета Макгилла в Канаде решила проверить это экспериментально. Она проанализировала данные по 86 островным и 84 материковым популяциям млекопитающих и сравнила скорость изменений размеров тела за определенный период времени.
Результат оказался ожидаемым: на островах эволюция действительно шла быстрее. В частности, ученый обнаружила, что на островах значительно быстрее происходят процессы миниатюризации крупных животных и, наоборот, увеличения размеров тела у мелких видов. В среднем, скорость эволюционных изменений на островах оказалась в несколько раз выше, чем на материках.
Правда, есть один нюанс. Эффект ускоренной эволюции наблюдался только на относительно коротких отрезках времени — до 45 тысяч лет. Если брать более длительные периоды, то разница между островными и материковыми популяциями становилась не такой заметной.
Почему острова — особый случай?
Итак, у нас есть факты: на островах эволюция действительно может идти быстрее. Но почему? Что делает острова уникальными «полигонами» для естественного отбора?
Одна из главных причин — изоляция. Острова, особенно удаленные от материков, — это замкнутые экосистемы. Животные и растения, попав сюда, оказываются в условиях жесткой конкуренции за ресурсы. При этом самих ресурсов на острове может быть не так много, а хищников, способных регулировать численность популяций, — наоборот, мало. В такой ситуации даже небольшие изменения в строении тела или поведении могут дать огромное преимущество в борьбе за выживание.
Возьмем в качестве примера островных коз. На многих островах в Средиземном море живут козы, которые значительно меньше своих материковых собратьев. Ученые предполагают, что это связано с недостатком пищи и отсутствием естественных врагов — крупных хищников. В такой ситуации мелкие размеры стали преимуществом, поскольку позволяют животным выживать на более скудном рационе.
Еще одна важная особенность островов — это быстрая изменчивость условий окружающей среды. Уровень моря, климат, вулканическая активность — все это может меняться на островах гораздо быстрее, чем на материках. Животным и растениям приходится постоянно адаптироваться к новым условиям, что также способствует ускорению эволюционных процессов.
Влияние людей
В последние столетия человек сам стал одним из главных «дирижеров» эволюции на планете. И дело не только в прямом истреблении видов.
Антропогенная деятельность, такая как вырубка лесов, осушение болот, строительство городов и дорог, приводит к фрагментации естественных местообитаний. В результате многие виды животных оказываются запертыми на небольших изолированных участках леса или степи, которые начинают работать как своеобразные «острова».
Яркий пример — ситуация с млекопитающими в Дании. За последние 200 лет размеры тела многих видов, обитающих на территории этой страны, значительно изменились. Например, лесные куницы стали мельче на 16%, а горностаи — на 8%. Ученые связывают это с тем, что интенсивная хозяйственная деятельность человека привела к фрагментации лесных массивов. Животные оказались заперты на небольших участках леса, где им пришлось адаптироваться к жизни в условиях ограниченных ресурсов.
Какие еще сюрпризы может преподнести нам естественный отбор в условиях растущего влияния человека на природу?
Возможно, столкнемся с появлением новых видов, способных выживать в условиях загрязненной окружающей среды или измененного климата. А может быть, наоборот, станем свидетелями вымирания многих видов, которые не смогут приспособиться к быстро меняющимся условиям.