Как приручить лису и превратить её в собаку. Сибирский эволюционный эксперимент

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).

Нередко бывает так, что под конец своей научной карьеры заслуженные ученые начинают выдвигать слишком уж смелые идеи, впоследствии не подтверждающиеся. Но к беляевским идеям об антропогенезе это не относится: они-то как раз звучат на удивление современно и раз за разом подтверждаются вновь открываемыми фактами палеоантропологии, генетики и нейрохимии. Сегодня на основе этих новых фактов (и порой забывая, к сожалению, ссылаться на Беляева, который все это предвидел) многие антропологи стали склоняться к идее о том, что на ранних этапах эволюции гоминид действительно имел место отбор на пониженную внутригрупповую агрессию. Он привел к целому комплексу последствий: от роста уровня дофамина и снижения уровня ацетилхолина в ключевых отделах мозга, отвечающих за мотивацию поведения (это могло способствовать социальной конформности), до редукции вторичных мужских половых признаков, связанных с агрессивным поведением (таких как крупные клыки), уменьшения полового диморфизма, роста мужского вклада в потомство и упрочения эмоциональных связей между брачными партнерами. Все это, в свою очередь, создало предпосылки для развития внутригрупповой кооперации, дав нашим предкам возможность выработать сложные и при этом очень выгодные формы поведения, такие как совместная охота на крупную дичь и изготовление каменных орудий.

Беляев мечтал написать про свой знаменитый эксперимент популярную книгу, но не успел. И вот спустя три десятилетия после его безвременного ухода это сделали американский биолог, специалист по эволюции социального поведения Ли Дугаткин и верная ученица и продолжательница дела Д. К. Беляева Людмила Николаевна Трут. В книге живо и ярко изложена полная драматизма история долгосрочного эксперимента по одомашниванию лисиц – возможно, самого известного в мире научного проекта, осуществленного советскими и российскими биологами.