Как и зачем эволюция создала личность? Для выживания популяции. Ученые нашли «ген разнообразия», изучив тысячи плодовых мушек

Почему в любой группе, будь то коллектив людей, стая волков или рой насекомых, особи ведут себя по-разному? Одни смелые, другие — нет. Одни предсказуемые, другие — нет. Долгое время учёные считали такие отличия случайностью или статистическим разбросом вокруг какого-то лучшего, правильного поведения. Но что, если само это разнообразие — инструмент для выживания?

Исследование, проведённое на примере тысяч плодовых мушек выяснило: склонность к поведенческому разнообразию — это качество, которое отбор может поддерживать и усиливать.

Что такое «личность» у мухи?

Для начала определим, что биологи подразумевают под личностью животного. Речь идёт об устойчивых поведенческих склонностях, которые видны на протяжении всей жизни особи. У плодовой мушки Дрозофилы фруктовой это видно на примере простых выборов: какое место выбрать, тёплое или холодное, светлое или тёмное, куда повернуть в лабиринте.

Именно выбор направления поворота стал основой для эксперимента. Некоторые мушки почти всегда летят в одну сторону, другие ведут себя менее предсказуемо. Главное здесь вот что: по наследству передаётся не сам выбор — например, склонность поворачивать налево. Наследуется уровень разнообразия такого выбора внутри одной семьи.

В этом и есть вся суть: гены не задают какой-то один признак, а управляют тем, насколько сильно этот признак может отличаться у потомков. Некоторые гены создают очень похожее потомство, другие же делают потомков очень разными. Ученые изучали второй тип этих генов.

План на случай хаоса: теория «распределения рисков»

Зачем популяции нужны гены, повышающие различие её членов? Обратимся к теории, которая называется «распределение рисков».

Поместим условную группу животных в очень стабильные условия, где температура всегда одна и та же. В такой среде выиграет ген, который делает всех одинаково приспособленными к этой температуре. Любые другие варианты будут проигрывать, слабеть и исчезнут, а все животные станут одинаковыми.

Теперь меняем условия на непредсказуемые. Сегодня тепло, а завтра может стать холодно. Группа одинаковых животных при резкой смене погоды попадает в зону риска, и может полностью вымереть.

Совсем по-другому дела обстоят у популяции с геном высокой изменчивости. В ней будут особи, которым хорошо и в тепле, и в холоде. В любой момент времени часть из них будет в не самых лучших условиях, но если среда резко изменится, всегда найдётся группа, которой эти новые условия подходят. Эти особи выживут и передадут ген высокой изменчивости своим потомкам. Так разнообразие внутри группы повышает её шансы на долгосрочное выживание.

Ускоренная эволюция в лаборатории: как «создать» разнообразие

Теория требовала проверки. Чтобы её провести, учёные применили искусственный отбор. Они смогли повторить процесс эволюции, который в природе занимает тысячи лет, всего за 21 поколение мушек.

Схема опыта была простой. Учёные следили за потомками одной матери. Если все мушки в семье вели себя очень похоже, например, все поворачивали направо, такую семью считали носителем генов низкой изменчивости. Если же потомки вели себя очень по-разному, это означало наличие генов высокой изменчивости.

Семьи второго типа отбирали для получения следующего поколения. Раз за разом учёные усиливали признак поведенческого разнообразия. В конце опыта выведенная популяция мушек имела намного более высокий уровень отличий в поведении, показав, что сама изменчивость — это признак, который может меняться под действием отбора.

От лаборатории к реальности

Результаты этого исследования показывают, что поведенческое разнообразие может быть отдельным признаком, подверженным отбору. Это подкрепляет идею о том, что изменчивость внутри популяции может служить своего рода страховкой в нестабильной среде, повышая шансы на выживание вида при резких изменениях условий.

Однако следует с осторожностью переносить эти выводы на естественные условия. Искусственный отбор в лаборатории — это стабильный и однотипный инструмент. В природе же на популяции действует множество разнонаправленных факторов, и неясно, будет ли отбор в пользу изменчивости таким же выраженным.

Кроме того, модель поведения, основанная на выборе поворота в лабиринте, является значительным упрощением. Насколько такие выводы применимы к более сложным формам поведения у других видов, остаётся открытым вопросом.

В итоге, работа предоставляет убедительное доказательство принципа: сама по себе изменчивость может эволюционировать. Но вопросы о том, как именно этот механизм работает в сложных природных системах и какова его реальная значимость по сравнению с другими факторами выживания, остаются открытыми.