Удивительная эволюция. Биологическая история Земли в невероятных превращениях и мутациях организмов - Джонатан Б. Лосос

Честно говоря, я уже немного устал от ураганов.

НЕСМОТРЯ НА ОГРОМНЫЙ ИНТЕРЕС, проявляемый научным сообществом к исследованиям гуппи и ящериц, немногие ученые последовали нашему примеру. Сдерживающим фактором была необходимость вложения времени и сил для того, чтобы довести подобную работу до желаемого результата, не говоря уже о возможности вмешательства причудливых погодных – или иных – условий, способных уничтожить многолетний проект. К тому же, хоть наши исследования и показали, что ощутимые результаты могут появиться уже спустя несколько лет, не было никакой гарантии, что и другие организмы будут эволюционировать так же быстро. Что если понадобится несколько десятилетий, а не несколько лет, прежде чем эволюция станет заметной?

Но есть и другой способ экспериментальным путем изучить процесс эволюции – тот, который, как ни парадоксально, не требует вложения многолетних усилий, но при этом позволяет ученым проанализировать результаты нескольких десятилетий эволюции. Несмотря на то, что в 1970-х и 1980-х годах долгосрочные эволюционные эксперименты считались новаторской идеей, продолжительные экологические исследования воспринимались иначе[39]. На самом деле наше первое исследование, проведенное на острове Стениел-Кей, было экспериментом по тестированию экологического феномена: связана ли выживаемость популяции ящериц с размером острова? Сами того не подозревая, Шёнеры своим экспериментом подготовили для меня почву, чтобы я позднее вернулся на это же место и посмотрел, произошла ли эволюция на экспериментальных островах. В итоге я смог взглянуть на готовый результат десятилетней эволюции, не прикладывая никаких усилий к его осуществлению.

Оказывается, наше исследование было не единственным, которое можно было доработать с целью последующего изучения процесса эволюции. Так, одно экологическое исследование длилось более ста лет и стало столпом среди эволюционных экспериментов.

Более ста семидесяти лет назад[64] в тридцати милях к северо-западу от Лондона начался самый продолжительный в истории науки непрерывный полевой эксперимент. С раннего детства Джон Беннет Лоус был увлечен растениями и процессом их роста. В период учебы в Оксфорде он проявил интерес к выращиванию лекарственных растений на своем участке в родовом имении в Ротамстеде. Но вскоре его внимание переключилось на разработку методов повышения урожайности зерновых культур. Это, в свою очередь, привело к экспериментам[65] с «искусственным удобрением». И уже к тридцати годам он основал компанию, которая способствовала расцвету производства химических удобрений.

В 1843 году Лоус решил превратить свое поместье в сельскохозяйственную опытную станцию (долгое время она называлась Ротамстедской опытной станцией). Он нанял химика, Джозефа Генри Гилберта, и вместе они составили план, как использовать поля Ротамстеда в качестве экспериментальной площадки[66] для проверки влияния различных удобрений на рост зерновых культур. В последующие пятнадцать лет они положили начало многим экспериментам, семь из которых непрерывно идут по сей день. Цель этих экспериментов – исследовать эффективность различных удобрений, севооборот и графики сбора урожая на таких культурах, как пшеница, ячмень, репа и картофель.

Значимость этих экспериментов для развития современного сельского хозяйства сложно переоценить. Узнав о смерти Лоуса в 1900 году лондонская «Таймс» писала:

«Чтобы вкратце обрисовать масштаб научных исследований, успешно осуществленных в Ротамстеде, потребовалось бы, по сути, изложить всю историю развития агрохимии на протяжении последних пятидесяти лет… Сэр Джон Лоус был одним из величайших меценатов сельского хозяйства – возможно, самым великим— в мире. Его оригинальные экспериментальные идеи и непреклонность в достижении поставленной цели, помноженная на гениальность мышления, позволили ему обнаружить великие истины, оказавшие глубокое влияние на развитие сельского хозяйства».

Свой последний эксперимент, известный в настоящее время, как «эксперимент с парковой травой», Лоус и Гилберт начали в 1856 году на лугу площадью в семь акров[40]. В отличие от других экспериментов этот не был нацелен на то, чтобы изучить факторы, усиливающие рост и урожайность определенной сельскохозяйственной культуры. Здесь все внимание уделялось максимальной выработке качественного сена. В те дни фермеры, конечно же, в основном кормили скотину сеном, а потому производство большого объема было не менее важно, чем производство зерновых, которые они продавали на рынке.

Если вы такой же типичный горожанин, как я, то, возможно, слово «сено» вызовет в вашей памяти идиллические картины стогов, на которых вы, быть может, сидели, катаясь на тракторе в выходной день на ферме. Но вы можете и не знать, как не знал я, что сено – это любые растения, выросшие в поле, а затем срезанные, высушенные и используемые в качестве корма для скота. Многие разные виды трав помимо люцерны и клевера используются для заготовки из них сена.

В отличие от других ротамстедских экспериментов опыт с парковой травой не предусматривал ежегодную посадку сельскохозяйственных культур.

Напротив, эксперимент начался с того, что было выбрано длинное и узкое поле, которое на протяжении минимум столетия использовалось для производства сена. На этом поле встречалось много разных видов растений. Лоус и Гилберт поделили площадь на тринадцать полосок, каждая шириной примерно в семьдесят футов, и каждый участок обрабатывали разной смесью удобрений, оставив два участка в качестве контрольных. Периодически (раз в несколько лет) происходило повторное внесение удобрений.

Главной целью эксперимента было оценить эффективность созданных руками человека удобрений в сравнении с традиционным органическим, которое использовали фермеры. Для этого участки поля обрабатывались разными видами подкормок. Большую часть участков обрабатывали смесью разных типов неорганических препаратов (например, аммонием, магнием, калием и натрием). На других участках использовались комбинации компоста, гранулированного птичьего помета и рыбной муки.

Изначально на участках росло огромное многообразие различных видов растений, причем сплошным массивом. Следует отметить важную деталь, что здесь, в отличие от других ротамстедских экспериментов, участки не пересевались.

Эксперимент с парковой травой не прерывается вот уже полтора века. За это время кое-что было слегка подкорректировано. Участки, разбитые в 1856 году, составляют основу территории, но в течение последующих шестнадцати лет к ним добавились еще семь участков на южной и западной оконечности поля. Таким образом, общее количество участков составило двадцать штук. Были внесены и другие изменения, самое существенное – в 1903 году, когда все участки были поделены пополам. Обе половины каждого участка продолжали обрабатывать теми же самыми смесями удобрений, которые они получали, начиная с 1856 года. Но, кроме того, одна из каждой пары участков начала получать гидроокись кальция, чтобы почва на этих участках стала менее кислой.